Лазерный мир

П.Н. Килина, А.А. Дроздов // В сборнике: Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении (ИТММ-2025). Материалы IX Всероссийскойнаучно-практической конференции с международным участием. Пермь, 2025. С. 177-178.

Селективным лазерным плавлением получены сетчатые образцы на  основе порошка CoCr. Установлены режимы, обеспечивающие минимальную микропористость тонкостенных конструкций в сочетании с минимальными отклонениями геометрических размеров от 3D-модели. Проведено исследование микроструктуры после термообработки и травления. Установлены размеры структурных составляющих перемычек конструкции.

Благодаря методу аддитивного производства, такому как селективное лазерное плавление, возможно изготовить конструкции любой сложности [1]. На данный момент наблюдается высокий спрос на индивидуальные кон-струкции металлических имплантатов, адаптированные к конкретному па-циенту. Для получения заданных параметров качества важным является ис-следование влияния технологических параметров селективного лазерного сплавления на параметры каркаса и микроструктуры поверхности [1–3].

Целью работы является установление режимов плавления порошка CoCr, обеспечивающих минимальную пористость и исследование микроструктуры после термообработки сетчатых конструкций.

Разработаны сетчатые конструкции стентов с толщиной перемычки 150 мкм. На установке селективного лазерного плавления Realizer SLM50 проведено сплавление порошка CoCr. Диапазон мощности лазерного излучения составил 40–42,5 Вт, время экспозиции 40–60 мкс, расстояние между точками 10–15 мкм.

Термообработка образцов проводилась в печи в защитной атмосфере аргона, нагрев осуществлялся до 1100 °С, последующая выдержка и охлаждение проводилось в печи с сохранением инертной атмосферы. Травление   осуществлялось смесью концентрированных азотной и соляной кислот, микроструктура после травления представлена на рисунке.

На рисунке микроструктуры до термообработки можно отметить  границы, соответствующие сплавляемым слоям, размер структурных элементов составляет 30–40 мкм. Также содержится фаза с размером 1 мкм, направленная в сторону теплоотвода. После термообработки образовались зерна размером 10–20 мкм, произошло диспергирование  структурных составляющих. Кратковременная обработка при высокой температуре способствует образованию более равномерной измельченной и направленной микроструктуры.

В результате исследований установлено, что микропористость перемычек, составляющая 0,01‒0,05 % в продольном и поперечном направлении в  сочетании с минимальными отклонениями геометрических размеров от 3D-модели порядка Δ = 0,01 мм достигается для порошка CoCr при мощности 40 Вт, времени экспозиции 40 мкс, расстоянии между точками засветки 10 мкм при значении объемной плотности энергии 0,8 Дж/мм3.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда  № 25-79-10169 подробнее https://rscf.ru/project/25-79-10169/