The influence of technological parameters of the laser engineered net shaping process on the quality of the formed object from titanium alloy VT23

K. O. Bazaleeva; Базалеева К. О.; D. E. Safarova; Сафарова Д. Э.; Y. Yu. Ponkratova; Понкратова Ю. Ю.; M. E. Lugovoi; Луговой М. Е.; E. V. Tsvetkova; Цветкова Е. В.; A. V. Alekseev; Алексеев А. В.; M. V. Zhelezni; Железный М. В.; I. A. Logachev; Логачев И. А.; F. A. Baskov; Басков Ф. А.

doi:10.17212/1994-6309-2024-26.2-186-198

Влияние технологических параметров процесса прямого лазерного выращивания на качество формируемого объекта из титанового сплава ВТ23

Авторы: Базалеева К.О.¹, Сафарова Д.Э.¹, Понкратова Ю.Ю.¹, Луговой М.Е.¹, Цветкова Е.В.¹, Алексеев А.В.¹, Железный М.В.¹, Логачев И.А.¹, Басков Ф.А.¹
Учреждения:
Выпуск: Том 26, № 2 (2024)
Страницы: 186-198
Раздел: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
URL: https://journal-vniispk.ru/1994-6309/article/view/292098
DOI: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2024-26.2-186-198
ID: 292098

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Введение. Прямое лазерное выращивание (ПЛВ) рассматривается как перспективный метод формирования изделий сложной конфигурации из сплавов на основе титана, так как позволяет минимизировать применение механообработки и потери материала на отходы. В настоящее время технологический процесс ПЛВ титанового сплава ВТ23 не разработан, не исследованы особенности структуры сплава после данного метода получения, которые позволят определить область применения материала в состоянии после ПЛВ. Цель работы. Определение оптимальных технологических параметров процесса ПЛВ для синтеза качественных изделий из титанового сплава ВТ23. Методы исследования. В работе проанализированы образцы сплава, полученные в интервалах мощности лазерного излучения 700…1300 Вт с шагом 100 Вт, скорости сканирования 600…1000 мм/мин с шагом 200 мм/мин и расстояния между соседними лазерными треками 0,5…0,9L (L - ширина трека) с шагом 0,2L. Исследование элементного состава порошкового материала проводилось методами рентгенофлуоресцентного анализа и восстановительного сжигания в газоанализаторе. Структура объектов, полученных методом ПЛВ, анализировалась методами металлографического и рентгенофазового анализа, а также определялось значение их микротвердости. Результаты и обсуждение. Установлено, что качественные объекты без трещин, с низкой пористостью могут быть синтезированы из сплава ВТ23 методом ПЛВ при использовании следующих технологических параметров: мощности лазера 700…1100 Вт, скорости сканирования 800…1000 мм/мин, расстояния между треками 0,5…0,7 от ширины отдельного трека L. Показано, что после всех исследованных режимов ПЛВ сплав ВТ23 имел дисперсную (a+β) структуру типа «корзиночное плетение». Выявлено, что независимо от режима ПЛВ количество β-фазы в структуре сплава составляет ~ 30 %. Показано, что микротвердость наплавленного материала не зависит от режима ПЛВ и составляет 460 HV.

Ключевые слова

Прямое лазерное выращивание, Титановые сплавы, Технологические параметры, Фазово-структурное состояние

Список литературы

Металловедение титана и его сплавов / С.П. Белов, М.Я. Брун, С.Г. Глазунов, Б.А. Колачев; под общ. ред. С.Г. Глазунова и Б.А. Колачева. – М.: Металлургия, 1992. – 352 с.
A review on additive manufacturing of titanium alloys for aerospace applications: Directed energy deposition and beyond Ti-6Al-4V / Z. Liu, B. He, T. Lyu, Y. Zou // Jom. – 2021. – Vol. 73. – P. 1804–1818. – doi: 10.1007/s11837-021-04670-6.
A fatigue life posterior analysis approach for laser-directed energy deposition Ti-6Al-4V alloy based on pore-induced failures by kernel ridge / L. Dang, X. He, D. Tang, B. Wu, Y. Li // Engineering Fracture Mechanics. – 2023. – Vol. 289. – P. 109433. – doi: 10.1016/j.engfracmech.2023.109433.
Ронжин Д.А., Григорьянц А.Г., Холопов А.А. Влияние технологических параметров на структуру металла изделий, полученных методом прямого лазерного выращивания из титанового порошка ВТ6 // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2022. – № 9 (750). – С. 30–42.
Ravi G.A., Qiu C., Attallah M.M. Microstructural control in a Ti-based alloy by changing laser processing mode and power during direct laser deposition // Materials Letters. – 2016. – Vol. 179. – P. 104–108. – doi: 10.1016/j.matlet.2016.05.038.
Mahamood R.M., Akinlabi E.T. Laser power and powder flow rate influence on the metallurgy and microhardness of laser metal deposited titanium alloy // Materials Today: Proceedings. – 2017. – Vol. 4 (2). – P. 3678–3684.
Разработка режима прямого лазерного выращивания титанового сплава ВТ23 / Д.Э. Сафарова, М.Е. Луговой, Ю.Ю. Понкратова, К.О. Базалеева // VIII Всероссийская конференция по наноматериалам «НАНО 2023»: сборник материалов. – М.: ИМЕТ РАН, 2023. – С. 242–243.
Laser cladding as repair technology for Ti–6Al–4V alloy: Influence of building strategy on microstructure and hardness / H. Paydas, A. Mertens, R. Carrus, J. Lecomte-Beckers, J.T. Tchuindjang // Materials & Design. – 2015. – Vol. 85. – P. 497–510. – doi: 10.1016/j.matdes.2015.07.035.
Influence of process parameters on the mechanical properties of laser deposited Ti-6Al-4V alloy. Taguchi and response surface model approach / O.S. Fatoba, E.T. Akinlabi, S.A. Akinlabi, M.F. Erinosho // Materials Today: Proceedings. – 2018. – Vol. 5 (9). – P. 19181–19190. – doi: 10.1016/j.matpr.2018.06.273.
Direct laser cladding of layer-band-free ultrafine Ti6Al4V alloy / L. Song, H. Xiao, J. Ye, S. Li // Surface and Coatings Technology. – 2016. – Vol. 307. – P. 761–771. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.10.007.
Sinter formation during directed energy deposition of titanium alloy powders / L. Sinclair, S.J. Clark, Y. Chen, S. Marussi, S. Shah, O.V. Magdysyuk, P.D. Lee // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2022. – Vol. 176. – P. 103887. – doi: 10.1016/j.ijmachtools.2022.103887.
TC17 titanium alloy laser melting deposition repair process and properties / Q. Liu, Y. Wang, H. Zheng, K. Tang, H. Li, S. Gong // Optics & Laser Technology. – 2016. – Vol. 82. – P. 1–9. – doi: 10.1016/j.optlastec.2016.02.013.
Grain morphology evolution behavior of titanium alloy components during laser melting deposition additive manufacturing / T. Wang, Y.Y. Zhu, S.Q. Zhang, H.B. Tang, H.M. Wang // Journal of Alloys and Compounds. – 2015. – Vol. 632. – P. 505–513. – doi: 10.1016/j.jallcom.2015.01.256.
Григорьянц А.Г., Мисюров А.И., Третьяков Р.С. Анализ влияния параметров коаксиальной лазерной наплавки на формирование валиков // Технология машиностроения. – 2011. – № 11. – С. 19–21. – EDN: OQNYQB.
ОСТ 1-90013–81. Отраслевой стандарт. Титановые сплавы. Марки: введ. 01.07.1981. – ВИАМ, 1981. – 7 с.
Additive manufacturing technologies / I. Gibson, D. Rosen, B. Stucker, M. Khorasani. – 3rd ed. – Cham, Switzerland: Springer, 2021. – doi: 10.1007/978-3-030-56127-7.
Lewandowski J.J., Seifi M. Metal additive manufacturing: a review of mechanical properties // Annual Review of Materials Research. – 2016. – Vol. 46. – P. 151–186. – doi: 10.1146/annurev-matsci-070115-032024.
De Oliveira U., Ocelik V., De Hosson J.T.M. Analysis of coaxial laser cladding processing conditions // Surface and Coatings Technology. – 2005. – Vol. 197 (2–3). – P. 127–136. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2004.06.029.
Processing window development for laser cladding of zirconium on zirconium alloy / A. Harooni, A.M. Nasiri, A.P. Gerlich, A. Khajepour, A. Khalifa, J.M. King // Journal of Materials Processing Technology. – 2016. – Vol. 230. – P. 263–271. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2015.11.028.
Влияние деформационной стабильности b-фазы в титановом сплаве ВТ23 на фазовый состав, структуру и механические свойства при растяжении и ударном изгибе / С.В. Гладковский, В.Е. Веселова, А.М. Пацелова, В.А. Хотинов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 26–33.
Швецов О.В., Кондратьев С.Ю. Влияние режимов закалки и старения на эксплуатационные свойства сплава ВТ23 // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. – 2018. – Т. 24, № 2. – С. 119–133.
Grain morphology evolution behavior of titanium alloy components during laser melting deposition additive manufacturing / T. Wang, Y.Y. Zhu, S.Q. Zhang, H.B. Tang, H.M. Wang // Journal of Alloys and Compounds. – 2015. – Vol. 632. – P. 505–513. – doi: 10.1016/j.jallcom.2015.01.256.
Microstructure evolution and layer bands of laser melting deposition Ti–6.5Al–3.5Mo–1.5Zr–0.3Si titanium alloy / Y. Zhu, X. Tian, J. Li, H. Wang // Journal of Alloys and Compounds. – 2014. – Vol. 616. – P. 468–474. – doi: 10.1016/j.jallcom.2014.07.161.

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Влияние технологических параметров процесса прямого лазерного выращивания на качество формируемого объекта из титанового сплава ВТ23

Полный текст

Аннотация

Ключевые слова

Об авторах

К. О. Базалеева

Д. Э. Сафарова

Ю. Ю. Понкратова

М. Е. Луговой

Е. В. Цветкова

А. В. Алексеев

М. В. Железный

И. А. Логачев

Ф. А. Басков

Список литературы

Дополнительные файлы