«Формирование структуры и физико-механических свойств синтезированного материала жаропрочного никелевого сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления»

Целью диссертационной работы является определение особенностей формирования структуры и физико-механических свойств синтезированного материала жаропрочного никелевого сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления с применением баротермической и термической обработок. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: – исследование влияния параметров процесса селективного лазерного сплавления на формирование структуры и свойств синтезированного материала жаропрочного никелевого сплава ЭП648; – анализ структурообразования и склонности к формированию дефектов (поры и трещины) в синтезированном в различных газовых средах материале; – исследование влияния термической и баротермической обработок на структуру и механические свойства синтезированного материала жаропрочного никелевого сплава ЭП648; 4 – установление механизмов формирования поверхности сложнопрофильных деталей из синтезированного материала жаропрочного никелевого сплава ЭП648 в зависимости от режимов селективного лазерного сплавления. Научная новизна 1. Впервые в синтезированном материале жаропрочного никелевого сплава ЭП648 после синтеза в среде азота и последующего проведения баротермической и термической обработок выявлены наноразмерные нитриды хрома, наличие которых положительно сказывается на сопротивлении ползучести синтезированного материала. 2. Установлено, что суммарное содержание кислорода, который наследуется из металлопрошковой композиции и защитной среды, в синтезированном в среде азота материале не должно превышать 150 ppm. Содержание кислорода свыше 150 ppm приводит к значительному увеличению объемной доли трещин в синтезированном материале. 3. Впервые установлена взаимосвязь формирования поверхностей деталей из синтезированного материала жаропрочного никелевого сплава ЭП648 от подводимой плотности энергии. Для формирования верхней поверхности деталей (UpSkin) со значениями шероховатости Ra 4-5 необходимо обеспечить плотность энергии на контуре в интервале 30-39 Дж/мм2 и скорости сканирования в интервале 300-1000 мм/с. Для формирования нижней поверхности деталей (DownSkin) со значением шероховатости Ra 14-15 необходимо обеспечить плотность энергии на контуре в интервале 6-8 Дж/мм2, независимо от мощности и скорости энергии. Практическая значимость работы: 1. Установлено предельно допустимое содержание кислорода в металлопорошковых композициях, в среде синтеза и в синтезированном материале сплава ЭП648, обеспечивающее минимальное количество микротрещин в структуре синтезированного материала. 2. Определены основные режимы синтеза для формирования верхних (UpSkin) и нижних (DownSkin) поверхностей деталей из синтезированного материала сплава ЭП648, обеспечивающие минимальные значения шероховатости. 3. Разработан и защищен патентом RU 2623537 способ изготовления сложнопрофильных деталей селективным лазерным сплавлением металлических порошков жаропрочных сплавов на основе никеля, включающий в себя проведение процесса синтеза в среде азота, баротермическую и термическую обработки. 4. Разработаны технологии изготовления сложнопрофильных статорных деталей: «Завихритель» авиационных двигателей ПД-8 и ПД-14 и «Корпус агрегата наддува» ракетного двигателя РД-191. Технологии внедрены в серийное производство АО «ОДК-Авиадвигатель» и АО «НПО Энергомаш».