Assessment Possibility of Controlling Structure Formation by Changing the Technological Parameters LPBF Process

I. V. Shakirov; Шакиров И. В.; A. V. Olisov; Олисов А. В.; P. A. Kuznetsov; Кузнецов П. А.; A. S. Zhukov; Жуков А. С.

doi:10.31857/S0015323022601830

Оценка возможности управления процессом структурообразования с помощью изменения технологических параметров СЛС

Авторы: Шакиров И.В.¹, Олисов А.В.², Кузнецов П.А.¹, Жуков А.С.¹
Учреждения:
1. НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”
2. Национальный исследовательский Томский государственный университет
Выпуск: Том 124, № 12 (2023)
Страницы: 1271-1278
Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/232745
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323022601830
EDN: https://elibrary.ru/HLXZAL
ID: 232745

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучена возможность управления структурой посредством варьирования параметров процесса селективного лазерного сплавления (СЛС) на примере аустенитных нержавеющих сталей. На основании изучения структуры экспериментальных образцов, показано влияние на процессы структурообразования совокупности различных технологических параметров процесса СЛС, представляющих собой алгоритм сканирования. Показана возможность формирования элементов с различной структурой в пределах одной детали при ее изготовлении методом СЛС путем изменения алгоритма сканирования. Отмечено, что использование идентичных по формируемой геометрии 3D-моделей, но различных по алгоритму сканирования лазерным лучом непосредственно в процессе лазерного сплавления, приводит к формированию принципиально разной структуры создаваемого образца, в силу различных условий кристаллизации металла.

Ключевые слова

аддитивное производство, аустенитная нержавеющая сталь, структурообразование, 3D-модель, селективное лазерное сплавление (СЛС)

Список литературы

Agrawal A.K., Bellefon G.M., Thoma D. High-throughput experimentation for microstructural design in additively manufactured 316L stainless steel // Mater. Sci. Eng.: A. 2020. V. 793. P. 139841. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139841
Kuznetsov P.A., Shakirov I.V., Mozhayko A.A., Zhukov A.S., Bobyr V.V. Comparison of sequential and circular scanning thermal fields and their influence on microstructure of Alnico alloy produced by laser powder bed fusion // J. Phys.: Conference Series. 2021. V. 1967. № 1. P. 012064. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1967/1/012064
Shakirov I.V., Zhukov A.S., Perevislov S.N., Olisov A.V. The Effect of Selective Laser Melting Conditions on the Structure of an Alnico Alloy // Phys. Met. Metal. 2022. V. 123. № 3. P. 227–237. https://doi.org/10.1134/S0031918X22030103
Shubo Gao, Zhiheng Hu, Martial Duchamp, Krishnan P.S.S.R., Tekumalla S., Song X., Seita M. Recrystallization-based grain boundary engineering of 316L stainless steel produced via selective laser melting // Acta Mater. 2020. V. 200. P. 366–377. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015
Xiaofeng L., Denghao Y., Xiaoyu W., Jinfang Zh., Xiaohui Y., Zixuan Zh., Jianhong W., Bin L., Peikang B. Study on Mechanism of Structure Angle on Microstructure and Properties of SLM-Fabricated 316L Stainless Steel // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2021. V. 9. P. 778332. https://www.frontiersin.org/articles/https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.778332. 10.3389/fbioe.2021.778332
Pham M.S., Dovgyy B., Hooper P.A., Gourlay C.M., Piglione A. The role of side-branching in microstructure development in laser powder-bed fusion // Nat. Commun. 2020. V. 11. P. 749. https://doi.org/10.1038/s41467-020-14453-3
Zhang S., Jahn A., Jauer L., Schleifenbaum J.H. Geometry-Based Radiation Prediction of Laser Exposure Area for Laser Powder Bed Fusion Using Deep Learning // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 8854. https://doi.org/10.3390/app12178854
Колмаков А.Г., Иванников А.Ю., Каплан М.А., Кирсанкин А.А., Севостьянов М.А. Коррозионностойкие стали в аддитивном производстве // Изв. вузов Черная Металлургия. 2021. Т. 64. № 9. С. 619–650. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-9-619-650
Bahl S., Mishra S., Yazar K.U., Kola I.R., Chatterjee K., Suwas S. Non-equilibrium microstructure, crystallographic texture and morphological texture synergistically result in unusual mechanical properties of 3D printed 316L stainless steel // Additive Manufacturing. 2019. V. 28. P. 65–77. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.04.016
Molnar B., Heigel J., Whitenton E. In Situ Thermography During Laser Powder Bed Fusion of a Nickel Super Alloy 625 Artifact with Various Overhangs // J. Res. Natl. Inst. Stan. 2021. V. 126. P. 126005. https://doi.org/10.6028/jres.126.005
Chernyshikhin S.V., Pelevin I.A., Karimi F., Shishkovsky I.V. The Study on Resolution Factors of LPBF Technology for Manufacturing Superelastic NiTi Endodontic Files // Mater. 2022. V. 15. P. 6556. https://doi.org/10.3390/ma15196556
Vrána R., Koutecký T., ˇCervinek O., Zikmund T., Pantelejev L., Kaiser J., Koutný D. Deviations of the SLM Produced Lattice Structures and Their Influence on Mechanical Properties // Mater. 2022. V. 15. P. 3144. https://doi.org/10.3390/ma15093144
Scalzo F., Totis G., Sortino M. Influence of the Experimental Setup on the Damping Properties of SLM Lattice Structures // Experimental Mechanics. 2023. V. 63. № 1. P. 17–28. https://doi.org/10.1007/s11340-022-00898-8
Loginov Yu.N., Stepanov S.I., Ryshkov N.M., Yudin A.V., Tretyakov E.V. Effect of SLM parameters on the structure and properties of CP-Ti // AIP Conference Proceedings. 2018. V. 2053. P. 040052. https://doi.org/10.1063/1.5084490
Peng K., Duan R., Liu Z., Lv X., Li Q., Zhao F., Wei B., Nong B., Wei S. Cracking Behavior of René 104 Nickel-Based Superalloy Prepared by Selective Laser Melting Using Different Scanning Strategies // Mater. 2020. V. 13. P. 2149. https://doi.org/10.3390/ma13092149
Cao Y., Bai P., Liu F., Hou X. Investigation on the Precipitates of IN718 Alloy Fabricated by Selective Laser Melting // Metals. 2019. V. 9. P. 1128. https://doi.org/10.3390/met9101128
Geiger F., Kunze K., Etter T. Tailoring the texture of IN738LC processed by selective laser melting (SLM) by specific scanning strategies // Mater. Sci. Eng.: A. 2016. V. 661. P. 240–246. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.03.036