ВВЕДЕНИЕ 4
1. ПРИМЕНЕНИЕ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 5
1.1 Традиционное изготовление изделий из титана 6
1.2 Получение изделий из титана методами аддитивных технологий 8
1.3 Материалы для аддитивных технологий 14
2. МЕТОДИКА И ОБОРУДОВАНИЕ 15
2.1 Комплекс LMD 15
2.2 Исследование порошка ВТ6 17
2.3 Эксперимент по выращиванию 20
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУР 24
3.1 Исследование на металлографическом микроскопе 24
3.2 Исследования на сканирующем электронном микроскопе 31
3.3 Химический анализ полученных структур 35
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 39
4.1 Оборудование для испытания на сжатие 39
4.2 Группа «параллельная» 40
4.3 Группа «перпендикулярная» 42
4.4 Группа «вертикальная» 44
4.5 Группа «смешанная» 46
4.6 Результаты испытаний на сжатие 48
4.7 Исследование твердости 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Широкое применение титана и его сплавов началось в середине прошлого века, в настоящее время он активно применяется почти во всех высокотехнологичных отраслях: авиа и ракетостроение, судостроение, атомная энергетика, химическая промышленность и медицина. Используются, как и проверенные методы работы с титаном и его сплавами, также внедряются новые технологии, которые требуют изучения.
Титановые сплавы применяются в аддитивных технологиях в двух процессах: SLM (селективное лазерное сплавление) порошок в камере раскладывается тонкими слоями от 20 до 60 мкм, а затем проплавляется лазером по заданной траектории, и LMD или DMD (прямое лазерное сплавление) металлический порошок постоянно подается непосредственно под лазерное излучение, которым происходит спекание. Аддитивные технологии позволяют создавать функциональные изделия с внутренними полостями, сложной геометрией, свойства которых нельзя или затратно получить на станках традиционной обработки. Также аддитивные технологии актуально применять в топологической оптимизации изделий, которая позволяет уменьшить вес и габариты деталей с сохранением ее прочностных и функциональных свойств.
Задачи, которые необходимо было решить в ходе выполнения научно - исследовательской работы:
- изучить преимущества и недостатки аддитивных технологий;
- разработать методику выращивания образцов;
- исследовать металлографические свойства образцов;
- изучить особенности формирования механических свойств в зависимости от технологии выращивания;
- разработать рекомендации по методике выращивания деталей сложной геометрической формы в зависимости от эксплуатационных свойств.
В представленной работе исследованы технологии получения деталей из титановых сплавов методами прямого лазерного сплавления. Работа проводилась в НИЛ «Механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий».
Итогами работы можно считать разработку и применение дух методик выращивания образцов из титанового сплава ВТ6 в условиях защитной среды, для предотвращения окисления сплава. Исследованы микроструктуры полученных образцов металлографическим способом и на сканирующем электронном микроскопе, доказывающие, что изделия полученный аддитивными технологиями не отличаются по структуре от литых изделий, произведенных традиционными методами. Пористость полученных структур не превышает 0,02% от объема изделия, структура образцов однорода и представляет сплав а+0 фаз. Проведен химический анализ полученных образцов в однородных зонах образцов, так и в областях с обнаруженными редкими порами, результаты показали, что химический состав областей однородного материала не отличается от областей материала с порами . Проведены испытания микротвердости по трем направлениям роста образцов. Получены и исследованы образцы четырёх групп из выращенных образцов и исследованы на механические свойства на сжатие.
Так образцы четырех групп показали разные результаты испытаний на сжатие и деформирование, которые доказывают, что при применении технологии LMD в производстве деталей и узлов механизмов в различных высокотехнологических областях, нужно опираться на исследования механических свойств материалов, выращенных по различным траекториям. Для этого нужно проводить поиск других комбинаций направлений роста изделий, углубленные исследования механических свойств, исследование структур полученных образцов.
