Properties of cold-deformed powder materials 12Cr18Ni10Ti AND AlSi10Mg obtained by selective laser melting

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article considers a combined technology which mixes selective laser melting (SLM) and longitudinal rolling of powder materials 12Cr18Ni10Ti and AlSi10Mg. The objective of the work is to experimentally establish the regularities of pressure treatment on the mechanical characteristics of the obtained SLM materials, namely on hardness and bending strength. A literature review was prepared, based on the information from which a batch of test samples were made from powders of stainless steel 12Cr18Ni10Ti and aluminum alloy AlSi10Mg. Pressure treatment of the resulting samples was performed using longitudinal rolling technology. The assessment of the high-altitude deformation of the 12Cr18Ni10Ti alloy samples was carried out using true (logarithmic) high-altitude deformation. The morphology of the raw materials was studied using an electron microscope. The mechanical properties of the materials were assessed by HRB hardness and bending strength. The results of radial compression tests on annular samples manufactured under similar technological parameters were analyzed additionally. Based on the results of the analysis, the dependence between stress and deformation was established, where for AlSi10Mg there is a smooth shape change under load, and for 12Cr18Ni10Ti there is a critical stress, at which an increase in deformation dynamics is observed. Scanning electron microscopy of the fractures of the AlSi10Mg material showed a more homogeneous structure of the rolled sample compared to the sample in the initial state, which is evidence of the positive effect of pressure treatment (within certain limits) on the density of the AlSi10Mg material obtained by the SLM method. Based on the results of the researches, a hypothesis about the interdependence of high-altitude deformation and hardness of the cold-deformed material 12Cr18Ni10Ti obtained by SLM was formulated and confirmed by the results of experiments. The bending strength limit of the AlSi10Mg powder material was established and the maximum bending loads for the 12Cr18Ni10Ti alloy was fixed. The dependences between stress and deformation of materials under radial compression and bending are shown. It has been found that longitudinal rolling of 12X18H10T powder material helps to reduce the resistance to bending force, but at the same time the hardness and elastic properties increase.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. А. Boshkanets

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Author for correspondence.
Email: boshkanetsda@gmail.com
Russian Federation, Novocherkassk

S. N. Sergeenko

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: sergeenko@gmail.com
Russian Federation, Novocherkassk

References

  1. Sergeenko S.N., Boshkanets D.A. Tekhnologii selektivnogo lazernogo splavleniya metallov [Technologies of selective laser melting of metals] // Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem [Forging and stamping production. Material processing by pressure]. 2023. №3. P.23–33. [In Russian]
  2. Smelov V.G., Agapovichev A.V., Sotov A.V., Hajmovich A.I., Kirilin A.S. Sposob polucheniya detalej iz alyuminievyh splavov metodom selektivnogo lazernogo splavleniya [Method for producing parts from aluminum alloys by selective laser melting]. Patent of the Russian Federation №2728450. 2019. [In Russian]
  3. Dynin N.V., Zavodov A.V., Oglodkov M.S., Hasikov D.V. Vliyanie parametrov processa selektivnogo lazernogo splavleniya na strukturu alyuminievogo splava sistemy Al-Si-Mg [The influence of the parameters of the selective laser melting process on the structure of the aluminum alloy of the Al-Si-Mg system] // Trudy VIAM [Proceedings of VIAM]. 2017. №10. P. 3–14. [In Russian]
  4. Sirotkin O.S., Rycev S.B., Timofeev A.I., Filippov E.I. Sposob spekaniya pri lazernom poslojnom poroshkovom sinteze ob”emnyh detalej [Method of sintering in laser layer-by-layer powder synthesis of volumetric parts]. Patent of the Russian Federation №2423203. 2011. [In Russian]
  5. Babencova L.P., Anciferova I.V. Izuchenie harakteristik mekhanicheskih svojstv obrazcov iz splava PH1, poluchennyh metodom selektivnogo lazernogo spekaniya [Study of the characteristics of mechanical properties of PH1 alloy samples obtained by selective laser sintering] // Vestnik PNIPU. Mashinostroenie, materialovedenie [Bulletin of PNIPU. Mechanical Engineering, Materials Science.]. 2019. 21. №2. P. 31–39. [In Russian]
  6. Konovalov S.V., Nosova E.A., Smelov V.G., Osincev K.A. Sposob formirovaniya kompozicionnogo materiala metodom selektivnogo lazernogo plavleniya poroshka zharoprochnogo nikelevogo splava na podlozhke iz titanovogo splava [Method for forming a composite material by selective laser melting of heat-resistant nickel alloy powder on a titanium alloy substrate]. Patent of the Russian Federation №2713255. 2020. [In Russian]
  7. Smelov V.G., Sotov A.V., Agapovichev A.V., Kyarimov R.R. Sposob polucheniya detalej iz zharoprochnyh nikelevyh splavov, vklyuchayushchij tekhnologiyu selektivnogo lazernogo splavleniya i termicheskuyu obrabotku [Method for producing parts from heat-resistant nickel alloys, including selective laser melting technology and heat treatment]. Patent of the Russian Federation №2674685. 2018. [In Russian]
  8. Hmyrov R.S., Tarasova T.V., Gusarov A.V., Kotoban D.V., Hmyrova N.D. Sposob polucheniya izdelij iz poroshkovogo materiala 94WC6Co [Method for producing products from 94WC6Co powder material]. Patent of the Russian Federation №2669034. 2009. [In Russian]
  9. Hmyrov R.S., Tarasova T.V., Gusarov A.V., Kotoban D.V., Hmyrova N.D. Sposob izgotovleniya izdelij selektivnym lazernym plavleniem poroshkovoj kompozicii WC-Co [Method for manufacturing products by selective laser melting of WC-Co powder composition]. Patent of the Russian Federation №2669135. 2018. [In Russian]
  10. Suhov D.I., Mazalov P.B., Nerush S.V., Hodyrev N.A. Vliyanie parametrov selektivnogo lazernogo splavleniya na obrazovanie poristosti v sintezirovannom materiale korrozionnostojkoj stali [Influence of selective laser melting parameters on the formation of porosity in the synthesized material of corrosion-resistant steel] // Trudy VIAM [Proceedings of VIAM] 2017. №8. 2017. P.34–44. [In Russian]
  11. Borisov E.V. Formirovanie zadannoj struktury turbinnoj lopatki iz zharoprochnogo nikelevogo splava metodom selektivnogo lazernogo plavleniya [Formation of a given structure of a turbine blade from a heat-resistant nickel alloy by the method of selective laser melting]: avtoref... dis. kan. tekhn. nauk [author’s abstr... dis. can. tech. sciences]. SPb.: 2017. P. 26. [In Russian]
  12. Zhigzhitova S.B. Primenenie rastrovoj elektronnoj mikroskopii dlya issledovaniya struktury materialov [Application of scanning electron microscopy for studying the structure of materials] // Metodicheskoe ukazanie dlya studentov, magistrov tekhnicheskih i tekhnologicheskih special’nostej 150100. 151005, 260200, 270100 [Methodical instructions for students, masters of technical and technological specialties 150100. 151005, 260200, 270100]. Ulan-Ude: Publishing house of VSGTU. 2011. [In Russian]
  13. Boshkanets D.A., Sergeenko S.N. Poristost’ poroshkovogo materiala, poluchennogo selektivnym lazernym splavleniem [Porosity of powder material obtained by selective laser melting] // Student scientific spring-2023: collection of materials of the regional scientific and technical conference (competition of scientific and technical works) of students, graduate students and young scientists of universities of the Rostov region, Novocherkassk: SUSU (NPI). 2023. P. 34. [In Russian]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Micrographs of powders: a – 12Х18Н10Т; b – AlSi10Mg.

Download (283KB)
3. Fig. 2. Relationship between stress and deformation of materials: 1 – 12Х18Н10Т under radial compression; 2 – AlSi10Mg under radial compression; 3 – AlSi10Mg under bending.

Download (87KB)
4. Fig. 3. SEM image of a fracture of a sample made of AlSi10Mg material: a – in the initial state; b – after rolling.

Download (439KB)
5. Fig. 4. Dependence of the hardness of powder material 12X18N10T on the altitude deformation.

Download (78KB)
6. Fig. 5. Relationship between stress and deformation of 12X18N10T samples: 1 – in the initial state; 2 – after longitudinal rolling.

Download (121KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».