Влияние ванадия на эксплуатационные свойства материала из сплава AL–2.3%V, полученного 3D-печатью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методами рентгеноструктурного анализа, эллипсометрии и оптической микроскопии изучены образцы алюминиевых сплавов (Al и Al–2.3%V), полученные 3D-печатью по технологии селективного лазерного сплавления. Проведено сравнение механических свойств полученных изделий. Установлено отсутствие влияния термической обработки на прочностные и пластические свойства деталей из чистого Al и сплава Al–2.3%V. Выявлено существенное воздействие легирующей добавки ванадия на эксплуатационные свойства материалов из сплава Al–2.3%V при сохранении его исходной пластичности, по сравнению с образцами из первичного алюминия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Г. Шевченко

Институт химии твердого тела УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shevchenko@ihim.uran.ru
Россия, 620990, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Д. А. Еселевич

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: diablohulk@gmail.com
Россия, 620990, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Н. А. Попов

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: shevchenko@ihim.uran.ru
Россия, 620990, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

М. Н. Бакланов

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: shevchenko@ihim.uran.ru
Россия, 620990, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Д. И. Вичужанин

Институт машиноведения УрО РАН

Email: shevchenko@ihim.uran.ru
Россия, 620049, Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34

Список литературы

  1. Русин Н.М., Скоренцев А.Л., Акимов К.О. Сплав AL-40SN, полученный методом селективного лазерного сплавления смеси элементарных порошков // ФММ. 2023. Т. 124. № 9. С. 846–853.
  2. Зельдович В.И., Хомская И.В., Хейфец А.Э., Абдуллина Д.Н. Структурные изменения при нагреве в аустенитной нержавеющей стали, полученной методом селективного лазерного плавления // ФММ. 2022. Т. 123. № 9. С. 971–977.
  3. Zhang B., Dembinski L., Gobbet C. The Study of the Laser Parameters and Environment Variables Effect on Mechanical Properties of High Compact Parts Elaborated by Selective Laser Melting // Mater. Sci. Eng.: A. 2013. V. 584. P. 21–31.
  4. Казанцева Н.В., Коэмец Ю.Н., Шишкин Д.А., Ежов И.В., Давыдов Д.И., Ригмант М.Б., Кочнев А.В. Магнитное исследование деформированной медицинской аустенитной стали, изготовленной на лазерном 3D-принтере // ФММ. 2022. Т. 123. № 11. С. 1210–1217.
  5. DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S., Mukherjee T., Beese A.M., Wilson-Heid A., Elmer J.W., Milewski J.O., De A., Zhang W. Additive Manufacturing of Metallic Components – Process, Structure and Properties // Progress in Mater. Sci. 2018. V. 92. P. 112–224.
  6. Казанцева Н.В., Крахмалев П.В., Ядройцева И.А., Ядройцев И.А. Лазерная аддитивная 3D-печать титановых сплавов: современное состояние, проблемы, тенденции // ФММ. 2021. Т. 122. № 1. С. 8–30.
  7. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: Физматгиз. Наука, 1959. 3306 с.
  8. Omran A.M. Preparation of Al–V master alloys from reduction of vanadium pentoxide by aluminum // Al-Azhar University Eng. J. Jaues. 2007. V. 2. № 6. P. 36–44.
  9. Stolecki B., Borodziuk-Kulpa A., Zahorowski W. Thin vanadium-aluminum alloys film resistivity saturation // J. Mater. Sci. 1987. V. 22. № 8. P. 2933–2936.
  10. Woo K.D., Lee H.B. Fabrication of Al Matrix Composite Reinforced with Submicrometr-sized Al2O3 Particles Formed by Combustion Reaction between HEMM Al and V2O5 Composite Particles during Sintering // Met. Mater. Int. 2010. V. 16. № 2. P. 213–218.
  11. Omran A.M. Fabrication and characterization of Al-based in situ composites reinforced by Al3V intermetallic compounds // E3 Journal of Scientific Research. 2014. V. 2. № 2. P. 026–034.
  12. Okamoto H. Al-V (Aluminum-Vanadium) // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2012. V. 33. № 6. P. 491.
  13. Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Бакланов М.Н., Сидоров В.Е., Русанов Б.А. Исследование плотности сплавов системы Al–V для оптимизации режимов получения порошков для 3D-печати // Расплавы. 2021. № 5. С. 460–468.
  14. Патент РФ № 2754258. Способ получения порошков на основе алюминия для 3D-печати / Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Бакланов М.Н. Опубл. 28.10.2021.
  15. Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Попов Н.А., Бакланов М.Н., Винокуров З.С., Ким Г.А. Термическая устойчивость порошка Al-2.3%V в сравнении с Al, применяемым на 3D-принтерах, в зависимости от скорости нагрева // Журнал физич. химии. 2023. Т. 97. № 10. С. 1528–1534.
  16. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Стандартинформ, 2008. 26 С.
  17. ГОСТ 14019–2003. Материалы металлические. Метод испытаний на изгиб М.: Стандартинфор., 2006. 11 с.
  18. Fujiwara H. Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications. John Wiley & Sons Ltd, England. 2007. 369 p.
  19. Ржанов А.В. Основы эллипсометрии. Новосибирск: Наука, 1979. С. 61–66.
  20. Popov N.A., Skachkov V.M., Akashev L.A., Eselevich D.A., Baklanova I.V. A study of oxide layer growth on the surface of aluminium alloys with Ti, Zr, Hf during heating in air // Thin Solid Films. 2021. V. 738. P. 138961.
  21. Rietveld H.A. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures // J. Appl. Crystal. 1969. V. 2. P. 65–71.
  22. Popa N.C., Balzar D. An analytical approximation for a size-broadened profile given by the lognormal and gamma distribution // J. Appl. Crystal. 2002. V. 35. P. 338–346.
  23. Hashiguchi D., Tricker D., Tarrant A., Campbell J., Pokross C. Discontinuously Reinforced Aluminum MMC Extrusions // Metal Powder Report. 2017. V. 72. № 4. P. 252–258.
  24. Pandey U., Purohit R., Agarwal P., Dhakad S.K., Rana R.S. Effect of TiC Particles on The Mechanical Properties of Aluminium Alloy Metal Matrix Composites (MMCs) // Mater. Today: Proceedings. 2017. V. 4. P. 5452–5460.
  25. Bharath V., Nagaral M., Auradi V., Kori S.A. Preparation of 6061Al-Al2O3 MMC’s by Stir Casting and Evaluation of Mechanical and Wear Properties // Procedia Mater. Sci. 2014. V. 6. P. 1658–1667.
  26. Chen B., Shen J., Ye X., Jia L., Li S., Umeda J., Takahashi M., Kondoh K. Length Effect of Carbon Nanotubes on The Strengthening Mechanisms in Metal Matrix Composites // Acta Mater. 2017. V. 140. P. 317–325.
  27. Филиппов М.А., Бараз В.Р., Гервасьев М.А. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении: учебное пособие: в 2 т. Т. II. Цветные металлы и сплавы. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. 236 с.
  28. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980. 493 с.
  29. Бродова И.Г., Чикова О.А., Петрова А.Н., Меркушев А.Г. Структурообразование и свойства эвтектического силумина, полученного селективным лазерным спеканием // ФММ. 2019. Т. 120. № 11. С. 1204–1209.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограмма материала Al–2.3%V, полученного 3D-печатью.

Скачать (75KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структура материала в поперечном сечении изделий из порошков Al–2.3%V (а, б) и первичного Al марки АПК (в, г). а) и в) образцы, полученные путем переплава; б) и г) СЛС-образцы.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость толщины оксидной пленки на поверхности СЛС-образцов от температуры окисления на воздухе. Вставка – исследование окисления аналогичных прессованных порошков.

Скачать (91KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграммы “Напряжение при растяжении-деформация” СЛС-образцов первичного Al (синий) и его сплава Al–2.3%V (красный) без ТО.

Скачать (82KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграммы “Напряжение при растяжении-деформация” СЛС-образцов первичного Al (синий) и его сплава Al–2.3%V (красный) после ТО.

Скачать (81KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграммы “Напряжение при изгибе-деформация” СЛС-образцов первичного Al и его сплава Al–2.3%V без ТО.

Скачать (73KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Диаграммы “Напряжение при изгибе-деформация” СЛС-образцов первичного Al и его сплава Al–2.3%V после ТО.

Скачать (72KB)
Метаданные