аспирант кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП), мл. науч. сотрудник лаборатории «In situ диагностика структурных превращений»
119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 4
Postgraduate student of the Department of powder metallurgy and functional coatings (PM&FC), Research assistant of the Laboratory «In situ diagnostics of structural transformations»
119991, Moscow, Leninskii pr., 4
канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник
141070, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4
Cand. Sci. (Eng.), Leading scientist
141070, Moscow reg., Korolev, Pionerskaya str., 4
канд. техн. наук, начальник отдела
г. Королев
Cand. Sci. (Eng.), Head of the Department
Korolev
канд. техн. наук, науч. сотрудник Научно-учебного центра СВС МИСиС–ИСМАН
г. Москва
Cand. Sci. (Eng.), Researcher of the Scientific-Educational Centre of SHS
Moscow
докт. техн. наук, начальник отделения металлических материалов и металлургических технологий
г. Королев
Dr. Sci. (Eng.), Head of the Department of metallic materials and metallurgical technologies
Korolev
Методом селективного лазерного сплавления (СЛС) по различным технологическим режимам получены образцы из сплава ЭП741НП с различными видами дефектов, объемная доля которых варьируется от 0,31 до 0,65 %. Структура СЛС-образцов изучалась с применением методов оптической и сканирующей электронной микроскопии, механические характеристики определялись посредством проведения испытаний на растяжение. Все исследованные СЛС-образцы характеризовались невысокими прочностными характеристиками, что связано с формированием метастабильной однофазной структуры, а также с наличием структурных дефектов в виде трещин. Для повышения механических свойств проведены различные виды постобработки, в том числе горячее изостатическое прессования (ГИП), термическая обработка (ТО) по типу «закалка + старение» и комплексная обработка, сочетающая ГИП и ТО. По результатам исследований определено влияние различных видов постобработки на микроструктуру и свойства СЛС-образцов. Установлено, что применение ГИП способствует уменьшению пористости до 0,04 об.%, рекристаллизации структуры и выделению упрочняющей интерметаллидной фазы на основе Ni3Al (γ ′-фазы) в виде крупных разноразмерных частиц, образующих агломераты. Проведение ТО приводит к рекристаллизации структуры и выделению мелкодисперсной γ ′-фазы, равномерно распределенной в матрице сплава. При этом прочностные характеристики образцов после ГИП и ТО находятся примерно на одном уровне (σв ~ 1250÷1290 МПа), однако пластичность образцов после ТО существенно ниже, что связано с сохранением в структуре дефектов в виде трещин и крупных пор. Максимальное увеличение механических свойств (σв до 1460 МПа и δ до 21,3 %) зафиксировано при проведении комплексной постобработки (ГИП + ТО), которая обеспечивает устранение дефектов и формирование оптимальной структуры сплава.
EP741NP alloy samples featuring various types of defects with the volume fraction varying from 0.31 to 0.65 % were produced by the method of selective laser melting (SLM) at various process conditions. The structure of SLM samples was investigated using optical and scanning electron microscopy, and mechanical properties were determined by tensile tests. All investigated SLM samples featured by low strength characteristics due to the metastable single-phase structure formation, as well as structural defects in the form of cracks. To improve mechanical properties, various types of post-processing were carried out including hot isostatic pressing (HIP), heat treatment according to the «solution + aging» (HT) type, and comprehensive processing combining HIP and HT. According to the research results, the influence of various post-processing types on the microstructure and properties of SLM samples were determined. It was established that the use of HIP contributes to a decrease in porosity to 0.04 %, structure recrystallization, and the precipitation of a strengthening intermetallic phase based on Ni3Al (γ ′-phase) in the form of large particles of different sizes forming agglomerates. HT leads to the structure recrystallization and precipitation of a finely dispersed γ ′-phase uniformly distributed in the alloy matrix. In this case, strength characteristics of samples after HIP and HT are approximately at the same level (σв ~ 1250÷1290 MPa), however, the ductility of samples after HT is significantly lower. This is associated with the retention of defects in the structure in the form of cracks and large pores. The maximum increase in mechanical characteristics (σ up to 1460 MPa, δ up to 21.3 %) was recorded during comprehensive post-processing (HIP + HT) that ensures defect elimination and optimal alloy structure formation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.