INFLUENCE OF PULSED BEAM-PLASMA IMPACTS ON THE STRUCTURAL CHARACTERISTICS AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE SURFACE LAYER IN INCONEL 718 ALLOY

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The results of studying the effects of pulsed flows of helium ions (HI) and helium plasmas (HP) on the Inconel 718 alloy prepared by additive technology by selective laser melting followed by heat treatment are presented. The main structural changes in the irradiated surface layer (SL) are determined for two modes of irradiation - soft (with radiation power density q = 2 ∙108 W/cm2 at pulse duration τ = 50 ns) and hard (at q = 1.5 ∙109 W/cm2, τ = 25 ns). The number of pulsed actions in each mode was N = 10 and 20. It has been found that in the initial state and after irradiation, the alloy under study is a single-phase nickel-based solid solution with an fcc lattice. The impact on the alloy of pulsed HI and HP flows leads to a change in the initial texture in the <220> direction to texture <111>. This change in the texture favored the occurrence of the plastic deformation (PD) process observed in the irradiated SL, during which in metals with an fcc lattice, under the action of applied thermal stresses, slip occurs predominantly along the {111} planes. The influence of the irradiation mode of the investigated alloy on the parameter of its crystal lattice is noted. In the soft mode of exposure to HI and HP flows, the lattice parameter a decreases compared to the initial value, which may be due to the action of residual macrostresses, as well as to the evaporation of atoms of impurity elements located in lattice interstices from the SL. In the hard irradiation regime, the parameter a increases, which is due to the dominant influence of the mechanism of implantation of helium ions into the alloy, which contributes to the increase in the value of a. It have been shown that the observed structural changes in the SL of the alloy lead to a decrease in microhardness and softening of the remelted layer. The role of thermal and shock-wave effects in the processes of PD and structural changes in SL under the implemented irradiation conditions was estimated by numerical simulation.

Sobre autores

I. Borovitskaya

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: symp@imet.ac.ru

A. Demin

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

O. Komolova

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

S. Latyshev

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; Moscow Technical University of Communications and Informatics, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

S. Maslyaev

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

A. Mikhaylova

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

I. Monakhov

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia; National Research University Higher School of Economics, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

E. Morozov

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: eliz@imet.ac.ru

V. Pimenov

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Autor responsável pela correspondência
Email: eliz@imet.ac.ru

Bibliografia

  1. Грибков, А.А. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки материалов / В.А. Грибков, Ф.И. Григорьев, Б.А. Калин, В.Л. Якушин. - М.: Изд-во "Круглый год", 2001. 528 c.
  2. Бондаренко, Г.Г. Радиационная физика, структура и прочность твердых тел / Г.Г. Бондаренко. - М.: Изд-во Лаборатория знаний, 2016. 462 c.
  3. Wang, W. Blister formation of tungsten due to ion bombardment / W. Wang, J. Roth, S. Lindig, C. Wu //j. Nucl. Mater. 2001. V.299. №2. P.124-131.
  4. Saw, S. Damage study of irradiated tungsten using fast focus mode of a 2.2 kJ plasma focus / S. Saw, V. Damideh, J. Ali, R. Rawat, P. Lee, S. Lee // Vacuum. 2017. V.144. P.14-20.
  5. Paju, J. On the effects of different regimes of plasma pulses affecting the material due to their succession /j. Paju, T. Laas, J. Priimets, V. Berit, V. Shirokova, K. Laas // Nuclear Materials and Energy. 2019. V.18. P.312-320.
  6. Позняк, И.М. Эрозия металлов при воздействии интенсивных потоков плазмы / И.М. Позняк, Н.С. Климов, В.Л. Подковыров, В.М. Сафронов, А.М. Житлухин, Д.В. Коваленко // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2012. Вып.4. С.23-33.
  7. Чаус, А.С. Формирование структуры быстрорежущей стали при лазерном оплавлении поверхности / А.С. Чаус, А.В. Максименко, Н.Н. Федосенко, Л. Чаплович, В.Н. Мышковец // ФММ. 2019. Т.120. №3. С.291-300.
  8. Грибков, В.А. Особенности разрушения металлов при импульсном лазерном и пучково-плазменном воздействии в материаловедческих экспериментах / В.А. Грибков, С.В. Латышев, В.Н. Пименов, С.А. Масляев, Е.В. Демина, А.С. Демин, Е.В. Морозов, Н.А. Епифанов, Е.Е. Казилин, И.П. Сасиновская // Перспективные материалы. 2020. №10. С.34-47.
  9. Зленко, М.А. Аддитивные технологии в машиностроении / М.А. Зленко, А.А. Попович, И.Н. Мутылина. - СПб.: Изд. политехнич. ун-та. 2013. 222 c.
  10. Thompson, Sc.M. An overview of direct laser deposition for additive manufacturing. Pt.I. Transport phenomena, modeling and diagnostics / Sc.M. Thompson, L. Bian, N. Shamsaei, A. Yadollahi // Additive Manufacturing. 2015. V.8. P.36-62.
  11. Shamsaei, N. An overview of direct laser deposition for additive manufacturing. Pt.II. Mechanical behavior, process parameter optimization and control / N. Shamsaei, A. Yadollahi, L. Bian, S. M. Thompson // Additive Manufacturing. 2015. V.8. P.12-35.
  12. DebRoy, T. Additive manufacturing of metallic components - process, structure and properties / T. DebRoy, H.L. Wei, J.S. Zuback, T. Mukherjee // Progress in Mater. Sci. 2018. V.92. P.112-224.
  13. Ngo, T.D. Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges / T.D. Ngo, A. Kashani, G. Imbalzano, K.T Nguyen // Composites. Pt.B: Engineering. 2018. №143. P.172-196.
  14. Фридляндер, И.Н. Машиностроение: энциклопедия / И.Н. Фридляндер, О.Г. Сенаторова, О.Е. Осинцев. - М.: Машиностроение, 2001. Т.II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / под общ. ред. И.Н. Фридляндера. 880 с.
  15. Каблов, Е.Н. Жаропрочность никелевых сплавов / Е.Н. Каблов, Е.Р. Голубовский. - М.: Машиностроение, 1998. 463 c.
  16. Бабенцова, Л.П. Механические свойства сплава In718 при статическом и циклическом деформировании / Л.П. Бабенцова, И.В. Анциферова // Современные наукоемкие технологии. 2019. №6. С.14-19.
  17. Грязнов, М.Ю. Физико-механические свойства и структура Inconel 718, полученного по технологии послойного лазерного сплавления / М.Ю. Грязнов, С.В. Шотин, В.Н. Чувильдеев // Вестн. Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. 2014. №4 (1). С.46-51.
  18. Рашковец, M.В. Исследование фазового состава никелевого сплава Inconel 718, полученного аддитивной технологией / M.В. Рашковец, А.А. Никулина, О.Г. Климова-Корсмик, К.Д. Бабкин, О.Э. Матц, М. Маццаризи // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2020. Т.22. №3. С.69-81.
  19. Рашковец, M.В. Влияние термической обработки на структурно-фазовое состояние и ударную вязкость никелевого сплава Inconel 718 при аддитивном производстве / M.В. Рашковец, Н.Г. Кислов, А.А. Никулина, О.Г. Климова-Корсмик // Фотоника. 2021. Т.15. №7. С.568-575.
  20. Боровицкая, И.В. Воздействие импульсных потоков ионов гелия и гелиевой плазмы на сплав Инконель 718 / И.В. Боровицкая, В.А. Грибков, К.В. Григорович, А.С. Демин, С.А. Масляев, Е.В. Морозов, В.Н. Пименов, Г.С. Спрыгин, А.Б. Цепелев, М.С. Гусаков, И.А. Логачев, Г.Г. Бондаренко, А.И. Гайдар // Металлы. 2018. № 5. С.39-47.
  21. Borovitskaya, I.V. Effect of Pulsed Helium Ion Fluxes and Helium Plasma on the Inconel 718 Alloy / I.V. Borovitskaya, V.A. Gribkov, K.V. Grigorovich, A.S. Demin, S.A. Maslyaev, E.V. Morozov, V.N. Pimenov, G.S. Sprygin, A.B. Zepelev, M.S. Gusakov, I.A. Logachev, G.G. Bondarenko, A.I. Gaidar // Russian Metallurgy (Metally). 2018. №9. P.826-834. doi: 10.1134/S0036029518090057.
  22. Боровицкая, И.В. Повреждаемость поверхностного слоя сплава Инконель 718 импульсными пучково-плазменными потоками / И.В. Боровицкая, А.С. Демин, С.В. Латышев, С.А. Масляев, И.С. Монахов, Е.В. Морозов, В.Н. Пименов, И.П. Сасиновская, Г.Г. Бондаренко, А.И. Гайдар // ФХОМ. 2023. №2. С. 5-17.
  23. ГOСТ 8.904-2015 (ISO 14577-2:2015). Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. - М.: Стандартинформ, 2016.
  24. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Ч.1. Метод измерения. - М.: Стандартинформ, 2008.
  25. Масляев, С.А. Тепловые эффекты при импульсном облучении материалов в установке Плазменный фокус / С.А. Масляев // Перспективные материалы. 2007. №5. С.47-55.
  26. Грибков, В.А. Численное моделирование взаимодействия импульсных потоков энергии с материалом в установках Плазменный фокус / В.А. Грибков, С.В. Латышев, С.А. Масляев, В.Н. Пименов // ФХОМ. 2011. №6. С.16-22.
  27. Боровицкая, И.В. Влияние облучения высокотемпературной импульсной дейтериевой плазмой на структуру и механические свойства поверхности сплавов систем Cu-Ga и Cu-Ga- Ni / И.В. Боровицкая, В.Н. Пименов, С.А. Масляев, А.Б. Михайлова, Г.Г. Бондаренко, Е.В. Матвеев, А.И. Гайдар, M. Падух, А.С. Дёмин, Н.А. Епифанов, Е.В. Морозов // Металлы. 2022. №1. С.55-64.
  28. Borovitskaya, I.V. Effect of High-Temperature Pulsed Deuterium Plasma on the Structure and Mechanical Properties of the Surface of Cu-Ga and Cu-Ga-Ni Alloys / I.V. Borovitskaya, V.N. Pimenov, S.A. Maslyaev, A.B. Mikhailova, G.G. Bondarenko, E.V. Matveev, A.I. Gaidar, M. Padukh, A.S. Demin, N.A. Epifanov, E.V. Morozov // Russian Metallurgy (Metally). 2022. №1. P.48-56. doi: 10.1134/S0036029522010050.
  29. Перлович, Ю.А. Изменение структуры и текстуры в объеме оболочечных труб из сплавов на основе циркония при ионно-плазменной обработке поверхности / Ю.А. Перлович, М.М. Грехов, М.Г. Исаенкова, В.А. Фесенкоф, Б.А. Калин, В.Л. Якушин // Вопр. атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2004. Т.85. №3. С.59-65.
  30. Латышев, С.В. Генерация ударных волн в материаловедческих экспериментах на установках плазменный фокус / С.В. Латышев, В.А. Грибков, С.А. Масляев, В.Н. Пименов, М. Падух, Э. Желиньска // Перспективные материалы. 2014. №8. С.5-10.
  31. Физические величины: справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
  32. Педаш, А.А. Структура и свойства образцов из сплава Inconel 718, полученных по технологии селективного лазерного плавления / А.А. Педаш, Н.А. Лысенко, В.В. Клочихин, В.Г. Шило // Авиационно-космическая техника и технология. 2017. Т.143. №8. С.46-54.

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies