TY - JOUR

T1 - ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ FE, CR, MN И NI НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ В АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

AU - Логинова, Ирина Сергеевна

AU - Чурюмов, А. Ю.

AU - Даубарайте, Д. К.

AU - Королев, В. А.

AU - Солонин, А. Н.

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Изучены сплавы на основе алюминия, легированные переходными металлами Fe, Mn, Ni, Cr, а также структура и твердость в литом состоянии и после лазерного плавления в диапазоне режимов, идентичных селективному лазерному плавлению, и после лазерного плавления и термической обработки. Установлено, что в литом состоянии микроструктура сплавов Al-2FeMn и Al-2,5FeCr характеризуется наличием дендритов алюминиевого твердого раствора, окруженных фазами Al3(Fe, Mn), Al6Mn для сплава с Fe, Mn и Al3(Fe, Cr) и Al7Cr для сплава с Fe, Cr. Сплавы Al-4,5FeMn, Al-6FeMn, Al-4,5FeNi, Al-3FeCr отличаются присутствием первичных кристаллов угловатой формы Al6Mn, Al3Fe и Al7Cr соответственно. Микроструктура сплавов после лазерного плавления мощностью 36,7 Вт характеризуется очень дисперсным строением дендритов и эвтектики. Установлено, что с повышением количества легирующих элементов от 2 до 6 % мас. средний размер дендритной ячейки уменьшается от 0,45 до 0,2 мкм. Установлено, что при лазерном плавлении несколькими последовательно идущими импульсами на границе с предыдущим импульсом формируется переходная зона с отличной от центра микроструктурой. Показано, что микроструктура сплавов Al-2FeMn, Al-4,5FeNi и Al-2,5FeCr характеризуется большим размером дендритной ячейки 1,7-2,2 мкм. Микроструктура сплавов Al-4,5FeMn, Al-6FeMn и Al-3FeCr в переходной зоне отличается наличием первичных кристаллов фаз Al6Mn и Al7Cr соответственно. Их образование связано как со снижением скорости охлаждения в первый момент кристаллизации ванны расплава, так и с высоким содержанием легирующих элементов. Показано, что первичные кристаллы не были обнаружены в сплавах с содержанием переходных металлов менее 3-4 %. Сплавы Al-4,5FeMn, Al-6FeMn и Al-4,5FeNi характеризуются высокой твердостью (89-93 HV). Твердость сплавов Al-2FeMn, Al-2,5FeCr и Al-3FeCr, легированных переходными металлами в количестве менее 3 %, ниже и составляет 56-60 HV. Сплавы Al-4,5FeMn, Al-6FeMn и Al-4,5FeNi характеризуются высокой термической стабильностью интерметаллидных фаз при нагреве до 300 °С, о чем свидетельствует снижение твердости всего на 7-10 единиц. Наименьшую термическую стабильность демонстрируют сплавы, легированные железом и хромом. При нагреве до 300 °С снижение твердости в этих сплавах происходит на 10-18 единиц. Установлено влияние мощности лазерного излучения на зеренную структуру сплавов. Показано, что при малой мощности плавления 26,3-36,7 Вт в сплавах формируются крупные зерна с аналогичной эпитаксиальному слою кристаллографической ориентировкой. При мощности более 42,7 Вт в структуре обработанной области появляется центральная зона, состоящая из более мелких кристаллов средним размером 58 мкм. Их образование связано со значительным увеличением объема расплава и независимым зарождением твердых фаз.

AB - Изучены сплавы на основе алюминия, легированные переходными металлами Fe, Mn, Ni, Cr, а также структура и твердость в литом состоянии и после лазерного плавления в диапазоне режимов, идентичных селективному лазерному плавлению, и после лазерного плавления и термической обработки. Установлено, что в литом состоянии микроструктура сплавов Al-2FeMn и Al-2,5FeCr характеризуется наличием дендритов алюминиевого твердого раствора, окруженных фазами Al3(Fe, Mn), Al6Mn для сплава с Fe, Mn и Al3(Fe, Cr) и Al7Cr для сплава с Fe, Cr. Сплавы Al-4,5FeMn, Al-6FeMn, Al-4,5FeNi, Al-3FeCr отличаются присутствием первичных кристаллов угловатой формы Al6Mn, Al3Fe и Al7Cr соответственно. Микроструктура сплавов после лазерного плавления мощностью 36,7 Вт характеризуется очень дисперсным строением дендритов и эвтектики. Установлено, что с повышением количества легирующих элементов от 2 до 6 % мас. средний размер дендритной ячейки уменьшается от 0,45 до 0,2 мкм. Установлено, что при лазерном плавлении несколькими последовательно идущими импульсами на границе с предыдущим импульсом формируется переходная зона с отличной от центра микроструктурой. Показано, что микроструктура сплавов Al-2FeMn, Al-4,5FeNi и Al-2,5FeCr характеризуется большим размером дендритной ячейки 1,7-2,2 мкм. Микроструктура сплавов Al-4,5FeMn, Al-6FeMn и Al-3FeCr в переходной зоне отличается наличием первичных кристаллов фаз Al6Mn и Al7Cr соответственно. Их образование связано как со снижением скорости охлаждения в первый момент кристаллизации ванны расплава, так и с высоким содержанием легирующих элементов. Показано, что первичные кристаллы не были обнаружены в сплавах с содержанием переходных металлов менее 3-4 %. Сплавы Al-4,5FeMn, Al-6FeMn и Al-4,5FeNi характеризуются высокой твердостью (89-93 HV). Твердость сплавов Al-2FeMn, Al-2,5FeCr и Al-3FeCr, легированных переходными металлами в количестве менее 3 %, ниже и составляет 56-60 HV. Сплавы Al-4,5FeMn, Al-6FeMn и Al-4,5FeNi характеризуются высокой термической стабильностью интерметаллидных фаз при нагреве до 300 °С, о чем свидетельствует снижение твердости всего на 7-10 единиц. Наименьшую термическую стабильность демонстрируют сплавы, легированные железом и хромом. При нагреве до 300 °С снижение твердости в этих сплавах происходит на 10-18 единиц. Установлено влияние мощности лазерного излучения на зеренную структуру сплавов. Показано, что при малой мощности плавления 26,3-36,7 Вт в сплавах формируются крупные зерна с аналогичной эпитаксиальному слою кристаллографической ориентировкой. При мощности более 42,7 Вт в структуре обработанной области появляется центральная зона, состоящая из более мелких кристаллов средним размером 58 мкм. Их образование связано со значительным увеличением объема расплава и независимым зарождением твердых фаз.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=41727979

M3 - Статья

SP - 5

EP - 16

JO - Технология легких сплавов

JF - Технология легких сплавов

SN - 0321-4664

IS - 4

ER -