Установление взаимосвязей «параметры процесса – анизотропия структуры – эксплуатационные характеристики» при электронно-лучевом аддитивном производстве

В рамках второго года работ коллектива научной школы в соответствии с планом работ был выполнен ряд экспериментальных исследований, направленных на анализ влияния тепловой истории на организацию структуры и определение физических принципов и методик подбора оптимальных, и допустимых параметров печати, обеспечивающих получение изделий с требуемой структурой и заданными эксплуатационными свойствами. Основные исследования были направлены на печать изделий на основе титановых, медных, никелевых сплавов и сталей, а также биметаллических и композиционных материалов на их основе. Выявлено, что существенные изменения процесса формирования структуры и свойств в изделии при его получении методами высокопроизводительных аддитивных технологий возможны за счет дополнительных управляющих воздействий. В основе методик управления структурой и свойствами изделий лежит ряд основных физических принципов, к которым относятся теплофизический, механический, термомеханический, металлургический и комбинированный. Теплофизический метод обусловлен управлением тепловложением и отводом тепла при печати, его применение позволяет формировать изделия с направленной структурой, а также регулировать размер зерна и механические свойства образцов. Механический способ, основанный на введении колебаний преимущественно ультразвукового диапазона в зону печати, позволяет в некоторых пределах также повышать механические свойства и изменять структурно-фазовое состояние материала после печати. Термомеханический способ модификации структуры характеризуется проведением постобработок по завершении печати или между нанесением слоёв. Проведенные исследования в течении всего срока выполнения проекта показывают, что для управления структурой различных металлов и сплавов при высокопроизводительном аддитивном производстве возможно использование ряда методик с учетом физической природы процесса печати, зависящей от тепловой истории материала, особенностей организации его структурно-фазового состояния, температуры плавления и происходящих при различной температуре фазовых превращений и переходов. Таким образом, план работ на второй год выполнения проекта был осуществлен в полном объеме и получены все основные научные результаты.