Структура и физические свойства перспективных материалов и изделий, полученных методами аддитивных технологий Шифр "Аддитивность"

Разрабатываемая сегодня учеными и инженерами технология 3D печати подразумевает переход к ресурсосберегающим, автоматизированным и цифровым методам получения металлических изделий. Существующие в мире 3D лазерные принтеры используют компьютерные программы для получения изделий с высокой точностью и повторяемостью их размера и формы, что позволяет исключить человеческий фактор и значительно сократить длительность процесса производства. Одной из научных проблем изготовления металлических изделий методами аддитивных технологий является отсутствие детального понимания о влиянии механизмов формирования микроструктуры и локальной химической неоднородности в условиях неравновесных термодинамических процессов на получаемые физические свойства материала. Возможность локального варьирования химического состава и микроструктуры образца при лазерном аддитивном производстве открывает широкие возможности создания объектов с набором макроскопических свойств, который не может быть получен традиционными методами. Лазерная 3D печать имеет свои технологические особенности. На сегодняшний день научно доказано, что для всех металлических 3D изделий требуется термомеханическая постобработка поверхности. В связи с этим актуальной является проблема установления температурных и скоростных диапазонов внешних воздействий, в которых реализуется нестабильность пластического течения, для их последующего исключения в технологических режимах обработки металлических 3D изделий. Имеющиеся в литературе данные по влиянию скорости и температуры деформационного воздействия на механические свойства и структуру 3D образцов из аустенитных сталей и сплавов достаточно противоречивы. Большей частью они сводятся к оценке влияния режимов работы 3D принтера и носят узко прикладной характер. При этом нестабильность пластического течения металлов и сплавов ‒ одна из серьезных фундаментальных проблем механики разрушений, поскольку связана со многими эффектами, такими как: эффект Портевена ле Шателье, эффект Горского, динамическое деформационное старение (ДДС). В конструкционных материалах эти эффекты могут иметь как отрицательное, так и положительное влияние. Ускорение диффузионных процессов в условиях динамического воздействия приводит к образованию нежелательных включений и необратимому снижению эксплуатационных свойств, при этом известно, что в ряде материалов при определенных режимах высокоскоростной деформации возможно значительное повышение пластичности с сохранением высокой прочности. В отличие от традиционных аустенитных сталей, в которых с увеличением скорости деформации происходит увеличение прочности и снижение пластичности, в образцах таких же аустенитных сталях, но полученных методом лазерной 3D печати, с увеличением скорости деформации обнаружено увеличение как прочности, так и пластичности. Одной из возможных причин такого различия называют влияние атмосферы азота, в которой получают 3D образцы, однако исследований, подтверждающих это предположение нет. Влияние пористости образцов из аустенитных сталей, полученных лазерной 3D печатью, на протекание процесса деформационного динамического старения также мало изучено. Повышенная шероховатость поверхности изделий, полученных методом аддитивной лазерной технологии, также требует проведения постобработки. При этом нанесение защитных покрытий связано с проблемой получения хорошей адгезии, окислением, образованием промежуточных нежелательных фаз, что в свою очередь оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства конечного изделия. Уникальность аддитивных технологий заключается в возможности повышения адгезии при изменении степени шероховатости поверхности за счет варьирования режимами работы лазера в 3D принтере, однако таких работ проводится не очень много и интерес к ним большой. Все это обуславливает актуальность проведения фундаментальных научных исследований новых цифровых конструкционных и функциональных материалов и изделий на их основе, полученных методами аддитивных лазерных технологий.