Optimization of selective laser melting modes of powder composition of the AlSiMg system

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 1 2024 22 ТЕХНОЛОГИЯ Оптимизация режимов селективного лазерного плавления порошковой композиции системы AlSiMg Наталья Сапрыкина 1, a, *, Валентина Чебодаева 2, b, Александр Сапрыкин 1, c, Юрий Шаркеев 2, d, Егор Ибрагимов 1, e, Таисия Гусева 1, f 1 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия 2 Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия a https://orcid.org/0000-0002-6391-6345, saprikina@tpu.ru; b https://orcid.org/0000-0002-1980-3941, vtina5@mail.ru; c https://orcid.org/0000-0002-6518-1792, sapraa@tpu.ru; d https://orcid.org/0000-0001-5037-245X, sharkeev@ispms.tsc.ru; e https://orcid.org/0000-0002-5499-3891, egor83rus@tpu.ru; f https://orcid.org/0000-0002-3285-1673, tsh2@tpu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 1 с. 22–37 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.1-22-37 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.78 История статьи: Поступила: 05 ноября 2023 Рецензирование: 24 ноября 2023 Принята к печати: 28 декабря 2023 Доступно онлайн: 15 марта 2024 Ключевые слова: Селективное лазерное плавление Металлический порошок Пористость Режимы селективного лазерного плавления Микротвердость Энерговклад Сплав системы алюминий-кремниймагний Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-29-01491, https://rscf.ru/ project/22-29-01491/ Благодарности Авторы выражают благодарность к.т.н. М.А. Химич за помощь в проведении исследований. В работе применялось оборудование ЦКП НМНТ ТПУ. АННОТАЦИЯ Введение. В настоящее время для аддитивного производства разрабатываются новые порошковые системы на основе алюминия. Работы ученых направлены на всесторонние исследования получения порошков, оптимизацию условий для получения сплава и формирования трехмерных образцов с минимальной пористостью и отсутствием растрескивания в процессе селективного лазерного плавления. Целью данной работы является синтез композитного порошка околосферической формы AlSiMg (Al – 91 масс.%, Si – 8 масс.%, Mg – 1 масс.%) из порошков алюминия ПА-4 (ГОСТ 6058–22), кремния (ГОСТ 2169–69) и магния МПФ-4 (ГОСТ 6001–79), изначально не предназначенных для технологии селективного лазерного плавления, и оптимизация режимов селективного лазерного плавления для получения сплава и формирования трехмерных образцов с минимальной пористостью и отсутствием растрескивания. Для создания порошковой композиции методом ситового анализа были отобраны порошки размером от 20 до 64 мкм и подвержены механическому перемешиванию в шаровой мельнице в защитной среде аргона в течение одного часа. Методами исследования являются методы рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии, а также механические испытания микротвердости. Исследования порошковой композиции после механического перемешивания показали, что смешанный порошок алюминия, кремния и магния представляет собой конгломераты из сферических частиц овальной и неправильной формы. Результаты и обсуждения. Оптимальными режимами для получения образца с минимальной пористостью 0,03 % и микротвердостью 1291 МПа являются режимы селективного лазерного плавления: P = 90 Вт, V = 225 мм/с, S = 0,08 мм, h = 0,025 мм. Проведенное исследование показывает возможность синтеза изделий из металлических порошков, не приспособленных к обработке методом селективного лазерного плавления, и получения сплава с новыми механическими свойствами в процессе лазерного воздействия. Для цитирования: Оптимизация режимов селективного лазерного плавления порошковой композиции системы AlSiMg / Н.А. Сапрыкина, В.В. Чебодаева, А.А. Сапрыкин, Ю.П. Шаркеев, Е.А. Ибрагимов, Т.С. Гусева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 1. – С. 22–37. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.1-22-37. ______ *Адрес для переписки Сапрыкина Наталья Анатольевна, к.т.н., доцент Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, г. Томск, Россия Тел.: +7 923 49-72-483, e-mail: saprikina@tpu.ru

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1