РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ТВЕРДЫХ УПРОЧНЯЮЩИХ ФАЗ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЖАРОСТОЙКИХ ИЗДЕЛИЙ С ПОВЫШЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
2014-2016
Проект выполнялся в рамках Федеральной Целевой Программы по мероприятию 1.2 "Проведение прикладных научных исследований для развития отраслей экономики" под руководством Гусарова А.В.
Целью работы является разработка технологии селективного лазерного плавления порошков функциональных композитных материалов для получения изделий сложной геометрической формы для транспортной и авиационно-космической техники, обладающих повышенной механической прочностью и жаростойкостью.
Проект посвящён изготовлению деталей из композиционных материалов с металлической матрицей методом селективного лазерного плавления порошков. Исходя из накопленного опыта исследований и экспериментальных данных, были выбраны материалы для порошковой композиции. Для улучшения микроструктуры и свойств материала композитные наноструктурированные порошки, изготавливались методом механического сплавления. По разработанной математической модели и экспериментальным исследованиям были найдены устойчивые режимы лазерного плавления композиционного порошкового материала. Состав и структура изготовленных образцов исследовались по средствам сканирующий электронной микроскопии. Полученные образцы подвергались испытаниям на жаростойкость и механическую прочность.
Проанализирована современная научно-техническая, методическая литература по проблеме, выбраны и обоснованы направления исследований в рамках проекта: композитные материалы на базе кобальтовой матрицы с различным содержанием упрочняющего компонента карбида вольфрама. Функционализация материала осуществляется механическим легированием. Предварительно разработана математическая модель и проведены расчеты параметров технологических режимов. На их основании получены первые результаты (параметры технологических режимов) экспериментальных работ с тестовыми образцами простой геометрической формы. Исходные материалы и технологические режимы оптимизировались на этапах экспериментальных работ с тестовыми образцами. Основываясь на этих результатах, были изготовлены лабораторные образцы. Испытания лабораторных образцов на механическую прочность и жаростойкость показали, что образцы выдержали испытания и соответствуют установленным требованиям. На этапах проекта были разработаны: "Методика и получены результаты исследования исходных материалов (порошков)", "Методика подготовки исходных материалов (порошков)", "Методика металлографических исследований", "Программа и методики экспериментальных исследований по выбору оптимальных исходных материалов и оптимальных технологических режимов", "Технологическая инструкция получения лабораторных образцов методом селективного лазерного плавления и их электронные модели", "Экспериментальные исследования по выбору оптимальных исходных материалов и оптимальных технологических режимов", "Программа и методики исследований экспериментальных образцов сложной геометрической формы". На каждом этапе изготовления, исследования или испытания образцов разрабатывались требования к соответствующим образцам.
Прикладная значимость научно-технических задач, решенных в ходе выполнения проекта, заключается в возможности использования полученного материала для аддитивного изготовления деталей сложной формы, к которым предъявляются повышенные требования по прочности и жаростойкости.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ПРОЕКТУ
Всего опубликовано 15 статей в научных журналах, 8 из которых индексируются в БД Scopus и Web of Science
PARAMETRIC ANALYSIS OF SLM USING COMPREHENSIVE OPTICAL MONITORING
M. Doubenskaia, S.Grigoriev, I.Zhirnov, I.Smurov
Rapid Prototyping Journal 22(1):40-50, 2016
OPTICAL MONITORING AND DIAGNOSTICS OF SLM PROCESSING FOR SINGLE TRACK FORMATION FROM CO-CR ALLOY
I. Zhirnov, P. Podrabinnik, M. Tokbergenov, A. Okunkova, I. Smurov
Materials Science Forum, Volume 834, 51-60. 2015
DETERMINATION OF TRUE TEMPERATURE IN SELECTIVE LASER MELTING OF METAL POWDER USING INFRARED CAMERA
M. Doubenskaia, I. Zhirnov, V. Teleshevskiy, Ph. Bertrand, I. Smurov
Materials Science Forum, Vol. 834, 93-102, 2015.
STUDY OF OXYGEN EFFECT ON THE MELTING POOL TEMPERATURE DURING SELECTIVE LASER MELTING
M. Doubenskaia, D. Kotoban, I. Zhirnov
Mechanics and Industry 17(7):707, 2016
NEW APPROACH OF TRUE TEMPERATURE RESTORATION IN OPTICAL DIAGNOSTICS USING IR-CAMERA
I. Zhirnov, C. Protasov, D. Kotoban, A.V. Gusarov, T. Tarasova
Journal of Thermal Spray Technology 26(4), 2017
STUDY OF LASER MELTING OF PRE-DEPOSITED INTERMETALLIC TIAL POWDER BY COMPREHENSIVE OPTICAL DIAGNOSTIC
M. Doubenskaia, A. Domashenkov, I. Smurov
Surface and Coatings Technology, 321, 2017