Лазерный мир

Татьяна Сергеевна Терещенко, Александр Александрович Орехов, Лев Наумович Рабинский, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Российская Федерация // // Труды МАИ. 2025. № 140.

В данной работе представлены результаты исследования микроструктуры и механических свойств образцов из нержавеющей стали, созданных методом послойного лазерного синтеза. Данный метод, являясь одним из ключевых подходов в области аддитивных технологий, позволяет получать изделия со сложной геометрией, однако микроструктурные особенности таких материалов могут значительно отличаться от традиционно изготовленных металлических сплавов. В ходе работы были проведены детальные исследования механических свойств полученных образцов, включающие как статические, так и динамические испытания. В частности, механические характеристики были определены методом испытаний на ударный изгиб, растяжение и статический изгиб. Эти тесты позволили получить количественные данные о прочности, текучести и пластичности материала, а также выявить возможные структурные аномалии, возникающие в процессе его изготовления. Результаты анализа показали, что полученные образцы обладают достаточно высокой стабильностью механических свойств, что подтверждается однородностью значений предела прочности и предела текучести. В частности, установлено, что данные характеристики превышают типичные значения, характерные для данной марки стали, что свидетельствует о высокой прочности материала. Однако, при этом модуль Юнга, определённый в ходе испытаний на растяжение и изгиб, оказался значительно ниже стандартного значения для нержавеющих сталей. Такое снижение может быть связано с особенностями микроструктуры, сформированной в процессе послойного лазерного синтеза, включая наличие остаточных пор, неоднородностей или анизотропии структуры, вызванной направленным формированием слоев материала. Дополнительно был проведён анализ поверхности разрушения образцов после механических испытаний. Изучение микроструктуры разрушенных участков методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) выявило хрупко-вязкий характер разрушения, при этом наблюдалось значительное преобладание хрупкого разрушения. Это указывает на возможные проблемы, связанные с микроструктурными дефектами, такими как межслойные границы, пористость или микротрещины, сформированные в процессе лазерного спекания. Подобные дефекты могут снижать пластичность и вязкость разрушения, что в свою очередь влияет на поведение материала при различных видах нагружения. Для более детального изучения состава и структуры материала был проведен микрорентгеноспектральный анализ, который подтвердил соответствие
химического состава образцов стандартам для нержавеющих сталей. Это свидетельствует о том, что используемый порошковый материал соответствует требованиям к нержавеющим сплавам, однако полученная микроструктура и механические свойства материала указывают на необходимость дальнейшей оптимизации параметров технологического процесса. Полученные результаты подчеркивают важность комплексного подхода к исследованию материалов, изготовленных методами аддитивных технологий. В частности, они демонстрируют необходимость контроля и оптимизации параметров селективного лазерного спекания для повышения механических характеристик и улучшения микроструктурных свойств. В дальнейшем целесообразно проведение дополнительных исследований, направленных на выявление взаимосвязей между параметрами печати, термообработкой и итоговыми свойствами материала. Это позволит не только повысить эксплуатационные характеристики изделий, но и расширить область применения аддитивных технологий для изготовления ответственных конструкционных элементов.

Полное содержание на https://trudymai.ru/published.php?ID=184051