OSOBENNOSTI STRUKTURY I SVOYSTV ZhAROPROChNOGO NIKELEVOGO SPLAVA AZhK, POLUChENNOGO METODOM SELEKTIVNOGO LAZERNOGO SPLAVLENIYa

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Представлены результаты исследований структуры и свойств образцов, изготовленных из сплава АЖК по технологии селективного лазерного сплавления (СЛС). Структуру образцов исследовали методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что структура СЛС-образцов состоит из столбчатых зерен, сформированных в результате эпитаксиального роста, закристаллизовавшихся ванн расплава и дефектов структуры в виде микропор в количестве до 0,06%. Для модификации структуры СЛС-образцов и увеличения механических свойств на растяжение применяли комплексную постобработку, состоящую из горячего изостатического прессования (ГИП) и термической обработки (ТО). В результате проведения ГИП и ТО для СЛС-образцов отмечено двукратное уменьшение их пористости, выделение мелкодисперсной γ'-фазы в количестве до 57% и карбидов типа МС, Cr23С6, что, в свою очередь, обеспечивает максимальный уровень прочности на растяжение (σв = 1395 МПа, σ0,2 = 925 МПа) в сочетании с высокой пластичностью (δ = 21,6%) при комнатной температуре.

References

  1. Mostafaei, A. Additive manufacturing of nickel-based superalloys : A state-of-the-art review on process-structuredefect-property relationship / A. Mostafaei, R. Ghiaasiaan, I.-T. Ho, S. Strayer, K. Chang, N. Shamsaei, S. Shao, S. Paul, A. Yeh, S. Tin, A.C. To // Progress in Mater. Sci. 2023. V.136. Art.101108. ISSN 0079-6425. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101108
  2. Baskov, F.A. The influence of post heat treatments on the evolution of microstructure and mechanical properties of EP741NP nickel alloy produced by laser powder bed fusion / F.A. Baskov, Zh.A. Sentyurina, Yu.Yu. Kaplanskii, I.A. Logachev, A.S. Semerich, E.A. Levashov // Mater. Sci. Eng. 2021. V.817. Art.141340. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141340.
  3. Евгенов, А.Г. Структура и механические свойства жаропрочных сплавов ВЖ159 и ЭП648, полученных методом селективного лазерного сплавления / А.Г. Евгенов, М.А. Горбовец, С.М. Прагер // Авиац. матер. и технол. 2016. V.43. №S1. С.8—15. DOI : 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-8-15
  4. Baskov, F.A. Structure and properties evolution of AZhK superalloy prepared by laser powder bed fusion combined with hot isostatic pressing and heat treatment / F.A. Baskov, Z.A. Sentyurina, P.A. Loginov, M.Y. Bychkova, I.A. Logachev, E.A. Levashov // Metals. 2023. №13. Art.1397. https://doi.org/10.3390/met13081397.
  5. Sukhov, D.I. Особенности получения высокохромистых сплавов на основе никеля методом селективного лазерного сплавления / D.I. Sukhov, Yu.Yu. Kaplansky, A.M. Rogalev, S.E. Kurkin // Scientific and Techn. J. «Proceedings of VIAM». 2023. dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2023-0-1-15-27.
  6. Sanchez, S. Powder bed fusion of nickel-based superalloys : A review / S. Sanchez, P. Smith, Z. Xu, G. Gaspard, C.J. Hyde, W.W. Wits, I.A. Ashcroft, H. Chen, A.T. Clare // Intern. J. Machine Tools and Manufacture. 2021. V.165. Art.103729. ISSN 0890-6955. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2021.103729.
  7. Lu, Y. Effect of laser power on microstructure and mechanical properties of K418 nickel-based alloy prepared by selective laser melting / Y. Lu, Y. Zhou, P. Wen, F. Luo, J. Cao, Y. Xu, S. Wang, X. Li, X. Zhang, W. Li // J. Mater. Res. Techn. 2023. V.27. P.2964—2975. ISSN 2238-7854. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.10.189.
  8. Wei, B. Effect of heat treatments on the microstructure and mechanical properties of Renй 104 superalloy manufactured by selective laser melting / B. Wei, H. Ji, J. Guo // Mater. Characterization. 2023. V.200. Art.112838. ISSN 1044-5803. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2023.112838.
  9. Chang, K. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of GH4099 superalloy fabricated by selective laser melting / K. Chang, L. Ma, P. Li, J. Lu, X. You, Y. Zhang, Y. Tan // J. Alloys Compounds. 2023. V.934. Art.167813. ISSN 0925-8388. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167813.
  10. Liu, L. Crack inhibition and mechanical property enhancement of a CM247LC alloy fabricated by laser powder bed fusion through remelting strategy / L. Liu, D. Wang, G. Deng, C. Han, H. Zhou, C. Tan, Y. Long, Z. Liu, M. Zhang, C. Yang, Y. Yang // Mater. Characterization. 2024. Art.114073. ISSN 1044-5803. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.114073.
  11. Jiang, D. Investigation of a novel laser powder bed fusion nickel-based superalloy with Hf, Y addition : Melt characteristic, microstructure and mechanical properties / D. Jiang, Y. Zhang, R. Zhou, Z. Liu // Mater. Sci. Eng. A. 2024. V.908. Art.146744. ISSN 0921-5093. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146744.
  12. Vražina, T. Fatigue lifetime assessment and crack propagation of Ni-based VDM alloy 699 XA produced by additive manufacturing / T. Vražina, I. Šulak, B. Nowak, B. Verma, U. Krupp, T. Kruml // Procedia Structural Integrity. 2024. V.52. P.43—51. ISSN 24523216. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2023.12.005.
  13. Attaran, M. The rise of 3D printing : the advantages of additive manufacturing over traditional manufacturing / M. Attaran // Bus. Horiz. 2017. V.60. №5. P.677—688. http://dx.doi.org/10.1016/j.bushor.2017.05.011.
  14. Gonçalves s, A. Environmental and economic sustainability impacts of metal additive manufacturing : A study in the industrial machinery and aeronautical sectors / A. Gonç alves, B. Ferreira, M. Leite, I. Ribeiro // Sustainable Production and Consumption. 2023. V.42. P.292—308. ISSN 2352-5509. https://doi.org/10.1016/j.spc.2023.10.004.
  15. Despeisse, M. Sustainability in additive manufacturing, encyclopedia of sustainable technologies ; 2 nd. ed. / M. Despeisse, T. Hajali, E. Hryha. — [S.l.] : Elsevier, 2024. P.533—547. ISBN 9780443222870. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90386-8.00123-6.
  16. Li, X. Effect of heat treatment on microstructure evolution of Inconel 718 alloy fabricated by selective laser melting / Li X., Shi J.J., Wang C.H., Gao G.H., Russell A.M., Zhou Z.J., Li C.P., Chen G.F. // J. Alloys Comp. 2018. V.764. P.639—649.
  17. Vaghefi, E. Volumetric defect classification in nanoresolution X-ray computed tomography images of laser powder bed fusion via deep learning / E. Vaghefi, S. Hosseini, M. Azimi, A. Shmatok, R. Zhao, B. Prorok, E. Mirkoohi // J. Manufact. Proc. 2024. V.121 P.499—511. ISSN 1526-6125. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.05.030.
  18. Chowdhury, S. Laser powder bed fusion : a state-oftheart review of the technology, materials, properties & defects, and numerical modeling / S. Chowdhury, N. Yadaiah, C. Prakash, S. Ramakrishna, S. Dixit, L.R. Gupta, D. Buddhi // J. Mater. Res. Techn. 2022. V.20. P.2109—2172. ISSN 2238-7854. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.07.121.
  19. Cloots, M. Investigations on the microstructure and crack formation of IN738LC samples processed by selective laser melting using Gaussian and doughnut profiles / M. Cloots, P.J. Uggowitzer, K. Wegener // Mater. Design. 2016. V.89. P.770—784. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.10.027.
  20. Chen, Y. Dendritic microstructure and hot cracking of laser additive manufactured Inconel 718 under improved base cooling / Chen Y., Lu F., Zhang K., Nie P., Hosseini S.R.E., Feng K., Li Zh. // J. Alloys Comp. 2016. V.670. P.312—321. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.01.250.
  21. Moussaoui, K. Effects of selective laser melting additive manufacturing parameters of Inconel 718 on porosity, microstructure and mechanical properties / K. Moussaoui, W. Rubio, M. Mousseigne, T. Sultan, F. Rezai // Mater. Sci. Eng. A. 2018. V.735. P.182—190.
  22. Zhang, H. Enhancing microstructural control, tribological and electrochemical performances of laser powder bed fusion processed nickel superalloys through in situ remelting / H. Zhang, Y. Wang, Z. Wang, C. Wang, K. Luo, M. Guo, P. Zhang, J. Lu, W. Xue // J. Alloys Comp. 2024. V.980. Art.173608. ISSN 0925-8388. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.173608.
  23. Rosenthal, I. The influence of the melt pool structure on the mechanical properties of laser powder bed fusion nickel superalloy 625 / I. Rosenthal, J.S. Weaver, S. Moylan // Mater. Today Communications. 2023. V.36. Art.106810. ISSN 2352-4928. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106810.
  24. Unocic, K.A. High-temperature performance of N07718 processed by additive manufacturing / K.A. Unocic, L.M. Kolbus, R.R. Dehoff, S.N. Dryepondt, B.A. Pint // Corrosion NACE. — Texas. 2014. March 9—13. Paper №4478.
  25. Gribbin, S. Low cycle fatigue behavior of direct metal laser sintered Inconel alloy 718 / S. Gribbin, J. Bicknell, L. Jorgensen, I. Tsukrov, M. Knezevic // Intern. J. Fatigue. 2016. №08. P.156—167. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.08.019.
  26. Aydinoz, M.E. On the microstructural and mechanical properties of post-treated additively manufactured Inconel 718 superalloy under quasi-static and cyclic loading / M.E. Aydinoz, F. Brenne, M. Schaper, C. Schaak, W. Tillmann, J. Nellesen, T. Niendorf // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V.669. P.246—258. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.05.089.
  27. Логунов, А.В. Жаропрочные никелевые сплавы для лопаток и дисков газовых турбин / А.В. Логунов. — Рыбинск : ООО Издат. дом «Газотурбинные технологии», 2017. 854 с.
  28. Zhang, X. Microstructure evolution and mechanical properties of additively manufactured Ni-based GH4099 superalloy via hot isostatic pressing and heat treatment / X. Zhang, S. Wang, H. Liu, Y.Liang, F. Yi, J. Lin // Mater. Sci. Eng. A. 2024. V.903. Art.146696. ISSN 0921-5093. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146696.
  29. Sun, C. Effect of solution aging treatment on high and very high cycle fatigue properties of nickelbased alloy fabricated by laser powder bed fusion at 25 C and 650 C / C. Sun, W. Li, R. Sun, G. Liu, Z. Sun // Intern. J. Fatigue. 2024. V.187. Art.108431. ISSN 0142-1123. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2024.108431.
  30. Xu, J. Effect of heat treatment temperature on the microstructural evolution of CM247LC superalloy by laser powder bed fusion / J. Xu, H. Brodin, R.L. Peng, V. Luzin, J. Moverare // Mater. Charact. 2022. V.185. Art.111742. ISSN 1044-5803. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.111742.
  31. Dwivedi, A. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties for laser powder bed fusion of nickel-based superalloy : A review / A. Dwivedi, M.K. Khurana, Y.G. Bala, R. Paraveen // Mater. Today : Proceedings. 2023. ISSN 2214-7853. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.09.093.
  32. Liu, Y. A novel model of calculating particle sizes in plasma rotating electrode process for superalloys / Y. Liu, S. Liang, Z. Han, J. Song, Q. Wang // Powder Techn. 2018. V.336. P.406—414. ISSN 0032-5910. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.06.002.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».