Исследование влияния ориентации изделий при послойном лазерном синтезе на анизотропию их физико-механических свойств

Научный и производственный интерес к аддитивным технологиям (АТ) с использованием металлопорошковых композиций обусловлен преимуществами технологии и уникальными свойствами её изделий, применяемыми в передовых разработках от медицины до аэрокосмической техники. Несмотря внимание исследователей к АТ остается много нерешенных вопросов. Одной из проблем является анизотропность физико-механических свойств (ФМС) изделий АТ. При эксплуатации деталей она трансформируется в проблему их геометрической стабильности, а, значит, эксплуатационной надёжности. Это особенно важно при использовании изделий АТ в тяжелых условиях эксплуатации. При стандартных параметрах порошков и фиксированной стратегии лазерного синтеза анизотропия ФМС изделий АТ обусловлена расположением последовательно объединяемых слоёв порошка относительно осей изделия. Дополнительным фактором анизотропии является пористость (форма и ориентация пор). Несмотря на имеющиеся работы по изучению анизотропии в изделиях АТ, ее причины и способы контроля не выявлены. Цель проекта: исследование влияния на анизотропию ФМС металлопорошковых изделий АТ их ориентации в процессе изготовления, а также морфологии и ориентации дефектов их структуры (пор, трещин). Пути достижения цели проекта: 1) прямой и косвенный контроль структурообразования; 2) оценка характеристик ФМС изделий АТ. В ходе выполнения работы будет разработана следующая научная продукция (получены результаты): 1. Расчёт CAD-моделей и комплекты образцов из порошковых сплавов систем Fe-Cr-Ni-Mo, Ni-Cr-Mo-Ti, Co-Cr-Mo, изготовленных по SLM-технологии в различной ориентации к платформе 3d-принтера. 2. Расчёт стандартных и нестандартных характеристик физико-механических свойств (прочности, пластичности, упругости, плотности, ТКЛР, ударной вязкости) образцов порошковых сплавов, изготовленных по SLM-технологии в различной ориентации при статическом и динамическом нагружении. 3. Расчёт параметров микроструктурного (оптического и РЭМ) анализа, структурной неоднородности образцов исследуемых порошковых сплавов, изготовленных по SLM-технологии в различной ориентации. 4. Расчёт количественных характеристик (коэффициентов) анизотропии физико- механических свойств образцов исследуемых порошковых сплавов. 5.Описание статистических зависимостей технологической ориентации исследуемых образцов с параметрами их структурной неоднородности, морфологией, локализацией и ориентацией ансамблей структурных дефектов (пор). 6. Описание модельных представлений влияния технологической ориентации на анизотропию характеристик структуры и физико-механических свойств изделий из исследуемых порошковых сплавов, изготовленных по SLM-технологии в различной ориентации к платформе 3d-принтера. 7. Феноменологическая модель взаимосвязи технологической ориентации изделий SLM-технологии из металлопорошковых композиций изученных составов с анизотропией их структуры и физико-механических свойств. 8. Опубликованы (приняты к опубликованию) не менее 2 научных статей в научных журналах, входящих в перечень ВАК, международные базы данных Scopus и Web of Science, а также не менее 5 тезисов докладов на международных конференциях. 9. Принята к рассмотрению заявка на полезную модель аппаратно-программного комплекса дефектоскопии металлических материалов, а также заявка на Свидетельство регистрации программы для ЭВМ. 10. Результаты исследований будут оформлены в виде отчёта.