Принципы создания новых коррозионностойких конструкционных материалов, в том числе для аддитивных технологий, предназначенных для энергетической отрасли и химической промышленности на основе фундаментальных закономерностей влияния структурных факторов на коррозионные и физико-механические свойства

Актуальным вопросом остаётся обеспечение фазовой стабильности жаропрочных и коррозионностойких сплавов, эксплуатируемых в условиях высоких температур, механических нагрузок и агрессивных сред. Исследованиями показано положительное влияние высокотемпературной обработки расплавов (ВТОР) на свойства металлических сплавов в твёрдом состоянии. Объяснения этих явлений даны в рамках кластерной модели металлических расплавов. Она заключается в представлении металлической жидкости как набора кластеров, состоящих из ограниченного количества атомов, с характерным ближним порядком, разделённых хаотически расположенными атомами. Считается, что измельчение кластеров, достигаемое при нагреве на 1,2-1,6Тпл, приводит расплав в «однородное» состояние, обеспечивая более высокий комплекс свойств по сравнению с металлом, закристаллизованным без ВТОР. Но температуры перегрева расплавов над температурой ликвидус (Тлик) в большинстве случаев являются нетехнологичными. Вариантами, где реализуются перегревы на 200-400 градусов выше Тлик, являются аддитивные технологии. В этих случаях необходимо использовать потенциал ВТОР для получения оптимальной структуры и свойств металлических материалов. Для этого необходимо решить ряд проблем: определить критические температуры фазовых переходов в расплаве для сплавов, применяемых в аддитивных технологиях (АТ); разработать теплофизические модели для расчёта температурных полей в ванне расплава при АТ; сопоставить энерговложение при АТ с температурой ванны расплава для разработки режимов АТ, обеспечивающих достижение критических температур; провести исследования структуры и свойств образцов, полученных методами АТ по разным режимам. Энерговложение при АТ будет изменяться за счёт варьирования основных параметров селективного лазерного сплавления (мощность лазерного излучения; скорость сканирования; шаг штриховки; толщина слоя) и электронно-лучевого сплавления (ток пучка; скорость сканирования; напряжение). Изменение параметров АТ производится в рамках окна режимов, обеспечивающих минимальную пористость, отсутствие макродефектов аддитивной заготовки. Особенности формирования структуры сплавов, полученных методами АТ, будут объяснены с позиций кластерной модели расплавов. Такой подход применяется впервые для прослеживания взаимосвязи состояния исходного порошка (или проволоки) для ЗД-печати - состояния ванны расплава - твёрдого состояние («напечатанный образец»). Работа подразумевает как решение фундаментальных вопросов об особенностях формирования структуры металлических сплавов при аддитивном производстве с позиции кластерной модели расплавов, так и инженерной прикладной задачи разработки режимов АТ. Разработка технологии аддитивного производства (АП) элементов конструкций энергетических установок сложной геометрии из никелевых и железоникелевых сплавов включает в себя назначение режимов 3Д-печати для получения конкретных деталей конструкций в зависимости от типа исходного материала (порошок, проволока, пруток), типа АП (селективное лазерное сплавление, электронно-лучевое сплавление) с описанием всех необходимых параметров