INVESTIGATION OF THE HEREDITARY EFFECT OF THE STRUCTURE OF THE INITIAL METAL-POWDER COMPOSITION AND THE PARAMETERS OF LASER SURFACING ON THE QUALITY OF DEPOSITED LAYERS OF EP648 ALLOY

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The results of studies of the chemical and granulometric composition of metal powder compositions of the EP648 brand (CrNi 50WoMoTiAlNb), fraction 40 ‒ 150 microns, obtained by gas atomization (MPC 1) and centrifugal plasma spraying (MPC 2), the particle size of the powders was determined by dry sieving according to GOST 18318 ‒ 94, the fluidity of the powders was checked in accordance with GOST 20899 ‒ 98. using a calibrated funnel (Hall device), the bulk density is in accordance with GOST 19440 ‒ 94. According to research, both batches of compositions comply with the regulatory documentation TU 78-265 ‒ 2023 in their parameters. Direct laser surfacing was carried out at a running energy of 60 J/mm and 70 J/mm on plates made of CrNi68WoMoTiAlCo-VD (EP693) grade material on an ILIST-XL technological laser growing unit using the studied metal-powder compositions, the surfacing modes were selected according to previous studies. In the samples deposited from composition 1, multiple pores (0.06 ‒ 0.08 mm) were found, as well as hot crystallization cracks 0.3 ‒ 0.6 mm long, extending along the boundary of columnar crystals. No defects were found in the samples deposited from composition 2. The main parameters of metal-powder compositions affecting the formation of structural defects in the deposited material are investigated. The main defects of the initial metal-powder compositions that have a negative hereditary effect on the quality of the deposited material have been identified: the presence of satellites (small particles connected to larger ones) and pores on the surface of the powder particles, which is directly related to the method of their preparation. The effect of linear energy on the residual porosity of the deposited material has been established.

About the authors

Vadim O. Negodyaev

Samara State Technical University; PJSC UEC-Kuznetsov

Author for correspondence.
Email: vadim031198@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-6537-0079
Russian Federation

Roman Y. Selemenev

Samara State Technical University; PJSC UEC-Kuznetsov

Email: romanchev98@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-0155-350X

Sergey S. Zhatkin

Samara State Technical University

Email: sergejat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5625-848X

Konstantin V. Nikitin

Samara State Technical University.

Email: kvn-6411@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7061-0144

Vladimir A. Dolinskii

PJSC UEC-Kuznetsov

Email: dolinskiy.vladimir@gmail.com

References

  1. Jinguo Li, Lin Zhou, Nannan Lu, Wei Song, Jingjing Liang, Yizhou Zhou a, Liming Lei, Lei Shi. Advances and challenges in energy field assisted additive manufacturing nickel-based superalloys: Printability, microstructure, and performance. Journal of Materials Science & Technology. 2025;239:124‒152.
  2. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.03.010
  3. Dong Hang, Liu Yonghong, Shen Y., Wang X. Optimizing Machining Parameters of Compound Machining of Inconel718. Procedia CIRP. 2016;42:51‒56.
  4. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.185.
  5. Мазалов И.С., Волков А.М., Ломберг Б.С., Чабина Е.Б. Микроструктура и механические свойства никелевого высокопрочного сплава ВЖ172, полученного методом горячего изостатического прессования гранул. Труды ВИАМ. 2022; (9(115)):15–27. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2022-0-9-15-27
  6. Yang Yongqiang, Jiang Renwu, Han Changjun, Chen Jiaqi, Li Haoran, Wang Yan, Tang Jinrong, Zhou Heng, Hu Weinan, Zheng Boyuan, Liu Zixin, Song Changhui, Wang Di. Frontiers in Laser Additive Manufacturing Technology. Additive Manufacturing Frontiers. 2024;3:200160.
  7. https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200160
  8. Mateichyk Vasyl, Ahieiev Maksym, Mościszewski Jakub, Ustincev Serhii, Vo-lodarets Mykyta, Kovbasenko Serhii. The use of additive technologies for the restoration and strengthening of parts of transport means. Transportation Research Procedia. 2023;74:592‒599. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2023.11.186.
  9. Алишин М.И., Князев А.Е. Производство металлопорошковых композиций высокой чистоты титановых сплавов методом индукционной газовой атомизации для аддитивных технологий. Труды ВИАМ. 2017;11(59): 37–45.
  10. Gullipalli Ch., Thawari N., Gupta T.V.K. Humping defects in laser based direct metal deposition. Materials Today: Proceedings. 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.169
  11. Jiang Pengfei, Zhang C.H., Zhang S., Zhang J.B., Chen J., Liu Y. Microstructure evolution, wear behavior, and corrosion performance of alloy steel gradient material fabricated by direct laser deposition. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9:1702‒11716. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.08.074.
  12. Букаева А.З. Лазерная наплавка, как пер-спективный метод упрочнения и восстановления деталей современного машиностроения. Вопросы науки и образования. 2023;(3(168)):6–9.
  13. Ribeiro Kandice, Mariani Fábio, Idogava Henrique, Silva Gustavo, Silveira Zilda, Lima Milton, Coelho Reginaldo. Evaluation of laser polishing as post-processing of Inconel 625 produced by Directed Energy Deposition. Procedia Manufacturing. 2021;53:368‒374.
  14. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.06.040
  15. Bingli Hua, Jiawei Yin, Bingzheng Wang, Yu Lu, Wenbin Zhan, Ke Huang a, Bin Han, Bo He, Qi Zhang. Microstructure evolution and performance improvement of 42CrMo steel repaired by an ultrasonic rolling assisted laser directed energy deposition IN718 superalloy. Journal of Alloys and Compounds. 2025;1026:180385. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180385
  16. Неруш С.В., Евгенов А.Г. Исследование мелкодисперсного металлического порошка жаропрочного сплава марки ЭП648-ВИ применительно к лазерной lmd-наплавке, а также оценка качества наплавки порошкового материала на никелевой основе на рабочие лопатки ТВД. Труды ВИАМ. 2014;(3):20.
  17. Piscopo Gabriele, Atzeni Eleonora, Biamino Sara, Iuliano Luca, Mazzucato Federico, Saboori Abdollah, Salmi Alessandro, Valente Anna. Analysis of single tracks of IN718 produced by laser powder directed energy deposition process. Procedia CIRP. 2022;112:340‒345.
  18. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.09.006
  19. Vundru Chaitanya, Singh Ramesh, Yan Wenyi, Karagadde Shyamprasad. Effect of spreading of the melt pool on the deposition characteristics in laser directed energy deposition. Procedia Manufacturing. 2021;53:407‒416.
  20. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.06.043.
  21. Сапрыкин А.А., Кузьмин В.И., Сергачев Д.В., Дудихин Д.В. Применение плазменной обработки для сфероидизации металлических порошков. Актуальные проблемы в маши-ностроении. 2017;4(2):16–20.
  22. Ягодин М.Г. Исследование процесса и разработка технологии производства мелкодисперсных гранул жаропрочных никелевых сплавов для производства дисков газотурбинных двигателей: автореф. дис. канд. техн. наук. 2020:19.
  23. Ильющенко А.Ф. Лецко А.И., Талако Т.Л. Получение металлических порошков для аддитивных технологий. Порошковая ме-таллургия: сборник научных трудов. Минск; 2017;40:48–53.
  24. Иванов А.С. Анализ порошков для лазерной наплавки при восстановлении деталей сельскохозяйственной техники. Известия Оренбургского государственного аграрного уни-верситета. 2021;(5(91)):125–129.
  25. ГОСТ 18318-94. Порошки металлические. Определение размера частиц сухим просеиванием. Москва: ИПК Изд-во стандартов. 1996:8.
  26. Гропянов А.В., Ситов Н.Н., Жукова М.Н. Порошковые материалы: учебное пособие. СПб: ВШТЭ СПбГУПТД; 2017:74.
  27. Волков А.М., Шестакова А.А., Бакрадзе М.М. Сравнение гранул, полученных методами газовой атомизации и центробежного распыления литых заготовок, с точки зрения применения их для изготовления дисков ГТД из жаропрочных никелевых сплавов. Труды ВИАМ. 2018;(11(71));12–19. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-11-12-19
  28. Морунов И.В., Крылова С.Е., Оплеснин С.П. Оценка дефектов реализации процесса лазерной наплавки в промышленных условиях. В кн.: Уральская школа молодых металловедов: материалы XVIII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов – молодых ученых. Екатеринбург. 2017:21–26.
  29. Khakimov A.M., Zhatkin S.S., Nikitin K.V. Investigation of the parameters of direct laser growing and subsequent processing to obtain a defect-free structure of a material made of a heat-resistant EP648 alloy. In: Journal of Physics: Conference Series (Engineering and Materials Science). 2021:305–310.
  30. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/4/042037

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).