The effect of vanadium on the performance properties of Al–2.3%V alloy manufactured by 3D printing

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

X-ray diffraction analysis, ellipsometry and optical microscopy have been used to study aluminum alloys samples (Al and Al–2.3% V) fabricated by 3D printing using selective laser melting. The mechanical properties of the resulting products have been compared. The strength and plastic properties of parts made from pure Al and Al–2.3% V alloys have been found to be insensitive to heat treatment. The addition of vanadium to pure Al showed that the Al–2.3% V alloy has significantly improved performance properties compared to those of primary aluminum, without affecting its initial plasticity.

全文:

受限制的访问

作者简介

V. Shevchenko

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: shevchenko@ihim.uran.ru
俄罗斯联邦, 620990, Ekaterinburg

D. Eselevich

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: diablohulk@gmail.com
俄罗斯联邦, 620990, Ekaterinburg

N. Popov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: shevchenko@ihim.uran.ru
俄罗斯联邦, 620990, Ekaterinburg

M. Baklanov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: shevchenko@ihim.uran.ru
俄罗斯联邦, 620990, Ekaterinburg

D. Vichuzhanin

Institute of Engineering Science, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: shevchenko@ihim.uran.ru
俄罗斯联邦, 620049, Ekaterinburg

参考

  1. Русин Н.М., Скоренцев А.Л., Акимов К.О. Сплав AL-40SN, полученный методом селективного лазерного сплавления смеси элементарных порошков // ФММ. 2023. Т. 124. № 9. С. 846–853.
  2. Зельдович В.И., Хомская И.В., Хейфец А.Э., Абдуллина Д.Н. Структурные изменения при нагреве в аустенитной нержавеющей стали, полученной методом селективного лазерного плавления // ФММ. 2022. Т. 123. № 9. С. 971–977.
  3. Zhang B., Dembinski L., Gobbet C. The Study of the Laser Parameters and Environment Variables Effect on Mechanical Properties of High Compact Parts Elaborated by Selective Laser Melting // Mater. Sci. Eng.: A. 2013. V. 584. P. 21–31.
  4. Казанцева Н.В., Коэмец Ю.Н., Шишкин Д.А., Ежов И.В., Давыдов Д.И., Ригмант М.Б., Кочнев А.В. Магнитное исследование деформированной медицинской аустенитной стали, изготовленной на лазерном 3D-принтере // ФММ. 2022. Т. 123. № 11. С. 1210–1217.
  5. DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S., Mukherjee T., Beese A.M., Wilson-Heid A., Elmer J.W., Milewski J.O., De A., Zhang W. Additive Manufacturing of Metallic Components – Process, Structure and Properties // Progress in Mater. Sci. 2018. V. 92. P. 112–224.
  6. Казанцева Н.В., Крахмалев П.В., Ядройцева И.А., Ядройцев И.А. Лазерная аддитивная 3D-печать титановых сплавов: современное состояние, проблемы, тенденции // ФММ. 2021. Т. 122. № 1. С. 8–30.
  7. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: Физматгиз. Наука, 1959. 3306 с.
  8. Omran A.M. Preparation of Al–V master alloys from reduction of vanadium pentoxide by aluminum // Al-Azhar University Eng. J. Jaues. 2007. V. 2. № 6. P. 36–44.
  9. Stolecki B., Borodziuk-Kulpa A., Zahorowski W. Thin vanadium-aluminum alloys film resistivity saturation // J. Mater. Sci. 1987. V. 22. № 8. P. 2933–2936.
  10. Woo K.D., Lee H.B. Fabrication of Al Matrix Composite Reinforced with Submicrometr-sized Al2O3 Particles Formed by Combustion Reaction between HEMM Al and V2O5 Composite Particles during Sintering // Met. Mater. Int. 2010. V. 16. № 2. P. 213–218.
  11. Omran A.M. Fabrication and characterization of Al-based in situ composites reinforced by Al3V intermetallic compounds // E3 Journal of Scientific Research. 2014. V. 2. № 2. P. 026–034.
  12. Okamoto H. Al-V (Aluminum-Vanadium) // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2012. V. 33. № 6. P. 491.
  13. Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Бакланов М.Н., Сидоров В.Е., Русанов Б.А. Исследование плотности сплавов системы Al–V для оптимизации режимов получения порошков для 3D-печати // Расплавы. 2021. № 5. С. 460–468.
  14. Патент РФ № 2754258. Способ получения порошков на основе алюминия для 3D-печати / Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Бакланов М.Н. Опубл. 28.10.2021.
  15. Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Попов Н.А., Бакланов М.Н., Винокуров З.С., Ким Г.А. Термическая устойчивость порошка Al-2.3%V в сравнении с Al, применяемым на 3D-принтерах, в зависимости от скорости нагрева // Журнал физич. химии. 2023. Т. 97. № 10. С. 1528–1534.
  16. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Стандартинформ, 2008. 26 С.
  17. ГОСТ 14019–2003. Материалы металлические. Метод испытаний на изгиб М.: Стандартинфор., 2006. 11 с.
  18. Fujiwara H. Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications. John Wiley & Sons Ltd, England. 2007. 369 p.
  19. Ржанов А.В. Основы эллипсометрии. Новосибирск: Наука, 1979. С. 61–66.
  20. Popov N.A., Skachkov V.M., Akashev L.A., Eselevich D.A., Baklanova I.V. A study of oxide layer growth on the surface of aluminium alloys with Ti, Zr, Hf during heating in air // Thin Solid Films. 2021. V. 738. P. 138961.
  21. Rietveld H.A. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures // J. Appl. Crystal. 1969. V. 2. P. 65–71.
  22. Popa N.C., Balzar D. An analytical approximation for a size-broadened profile given by the lognormal and gamma distribution // J. Appl. Crystal. 2002. V. 35. P. 338–346.
  23. Hashiguchi D., Tricker D., Tarrant A., Campbell J., Pokross C. Discontinuously Reinforced Aluminum MMC Extrusions // Metal Powder Report. 2017. V. 72. № 4. P. 252–258.
  24. Pandey U., Purohit R., Agarwal P., Dhakad S.K., Rana R.S. Effect of TiC Particles on The Mechanical Properties of Aluminium Alloy Metal Matrix Composites (MMCs) // Mater. Today: Proceedings. 2017. V. 4. P. 5452–5460.
  25. Bharath V., Nagaral M., Auradi V., Kori S.A. Preparation of 6061Al-Al2O3 MMC’s by Stir Casting and Evaluation of Mechanical and Wear Properties // Procedia Mater. Sci. 2014. V. 6. P. 1658–1667.
  26. Chen B., Shen J., Ye X., Jia L., Li S., Umeda J., Takahashi M., Kondoh K. Length Effect of Carbon Nanotubes on The Strengthening Mechanisms in Metal Matrix Composites // Acta Mater. 2017. V. 140. P. 317–325.
  27. Филиппов М.А., Бараз В.Р., Гервасьев М.А. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении: учебное пособие: в 2 т. Т. II. Цветные металлы и сплавы. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. 236 с.
  28. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980. 493 с.
  29. Бродова И.Г., Чикова О.А., Петрова А.Н., Меркушев А.Г. Структурообразование и свойства эвтектического силумина, полученного селективным лазерным спеканием // ФММ. 2019. Т. 120. № 11. С. 1204–1209.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. X–ray of the Al-2.3%V material obtained by 3D printing.

下载 (75KB)
索引源数据
3. Fig. 2. The structure of the material in the cross section of products made of powders Al–2.3%V (a, b) and primary Al of the APK brand (c, d). a) and c) samples obtained by remelting; b) and d) SLS samples.

下载 (1MB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependence of the oxide film thickness on the surface of SLS samples on the oxidation temperature in air. The insert is a study of the oxidation of similar pressed powders.

下载 (91KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Diagrams “Tensile stress-deformation” of SLS samples of primary Al (blue) and its alloy Al–2.3%V (red) without TO.

下载 (82KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Diagrams “Tensile stress-deformation” of SLS samples of primary Al (blue) and its alloy Al–2.3%V (red) after TO.

下载 (81KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Diagrams “Bending stress-deformation” of SLS samples of primary Al and its alloy Al–2.3%V without TO.

下载 (73KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Diagrams “Bending stress-deformation” of SLS samples of primary Al and its alloy Al–2.3%V after TO.

下载 (72KB)
索引源数据


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».