Лазерный мир

Т. В. Тарасова, А. П. Назаров, М. В. Прокофьев // Научный журнал: Физика металлов и металловедение, том 116, № 6, с. 636-641, УДК 669.25’26’28:539.4.016

Приведен преимущественный режим селективного лазерного плавления для изготовления деталей из жаропрочного кобальтового сплава на отечественной установке ПТК-ПС, что может найти применение при производстве деталей из жаропрочных сплавов в авиационной и атомной промышленности, в автомобилестроении. Исследован фазовый состав и определены физико-механические свойства образцов, изготовленных по преимущественному режиму селективного лазерного плавления. Установлено, что структура сплава, полученного селективным лазерным плавлением, представляет собой два пересыщенных твердых раствора на основе гексагональной низкотемпературной и кубической высокотемпературной модификаций кобальта, что приводит к увеличению прочностных характеристик образцов в сравнении с литыми образцами.

Информация на английском языке:

Effect of the regimes of selective laser melting on the structure and physicomechanical properties of cobalt-base superalloys, Tarasova T.V., Nazarov A.P., Prokof’ev M.V.
The Physics of Metals and Metallography. 2015. Т. 116. № 6. С. 601-605.

В отличие от традиционных технологий порошковой металлургии, селективное лазерное плавление обладает рядом принципиальных преимуществ: безотходностью, универсальностью, возможностью изготовления с высокой точностью (до ±0.05 мм) сложнопрофильных деталей, не уступающих, а иногда и превышающих по своим физико-механическим свойствам детали, полученные традиционным формообразованием.
Метод селективного лазерного плавления (далее СЛП) позволяет использовать широкий спектр порошковых материалов. Одними из перспективных сплавов являются жаропрочные сплавы на основе кобальта. Сложнопрофильные детали, изготовленные селективным лазерным плавлением из порошкового материала на основе жаропрочных кобальтовых сплавов, могут найти широкое применение в авиационной промышленности, дви-гателестроении и автомобилестроении [1—3].
Целью данной работы является определение влияния режимов селективного лазерного плавления на структуру и физико-механические свойства жаропрочных кобальтовых сплавов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Экспериментальные исследования проводились по стандартным и оригинальным методикам с использованием аттестованных приборов и контрольно-измерительной аппаратуры. Изготовление опытных образцов и деталей осуществлялось на отечественной установке селективного лазерного плавления ПТК-ПС. Технические характеристики установки: иттербиевый волоконный лазер с длиной волны — 1070 нм, максимальная выходная мощностью лазера — 200 Вт, режим работы лазера — непрерывный, скорость сканирования лазерным изучением составляет 0—7 м/с, диаметр выходного пятна лазера — 150 мкм, возможность создания защитной атмосферы (аргонной, азотной и др.), нагрев рабочего пространства до температуры 100°С.
Сканирование лазерным излучением осуществлялось согласно «Двузонной» стратегии сканирования с изменением направления сканирования на 90° от слоя к слою.
В качестве исходного материала для изготовления опытных образцов и деталей был выбран порошок из жаропрочного сплава СоСгМо, полученный газовой атомизацией. Химический состав порошка

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исходя из технических характеристик установки ПТК-ПС, точности, предъявляемой к деталям (±50 мкм), а также с целью максимальной производительности установлен преимущественный режим процесса селективного лазерного
Таблица 1. Значения точности линейных размеров, шероховатости поверхности, плотности опытных образцов
Точность линейных размеров, мкм Шероховатость поверхности Ra, мкм Плотность, г/см3
±60 (для размеров до 15 мм) 8 ± 2 8.3 ± 0.1
плавления для жаропрочного сплава СоСгМо: защитная атмосфера — азот, мощность лазерного излучения — 200 Вт, диаметр пятна лазера — 150 мкм, толщина порошкового слоя — 50 мкм, скорость сканирования — 400 мм/с, расстояние между проходами лазера — 100 мкм.
Таким образом, несмотря на значительные трудности, которые создает физическое уширение линий на дифрактограмме образцов после селективного лазерного плавления, можно с уверенностью сказать, что она достаточно точно может быть интерпретирована как смесь кубической и гексагональной структур кобальта.
Значительное уширение линий, которое наблюдается на дифрактограммах сплавов после СЛП, может быть следствием наложения нескольких факторов. Во-первых, уширение интерференционных линий возникает при дифракции на кристаллитах сплава (областях когерентного рассеяния) размером менее 100 нм. Образование таких кристаллитов возможно вследствие быстрого охлаждения после нагрева лазером. Во-вторых, образованием пересыщенных твердых растворов.

Источник: http://naukarus.com/vliyanie-rezhimov-selektivnogo-lazernogo-plavleniya-na-strukturu-i-fiziko-mehanicheskie-svoystva-zharoprochnyh-kobaltovyh