Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 83 MATERIAL SCIENCE возможным выращивание детали из широкого диапазона материалов, таких как металлы, поли- меры, керамика и т. д. На сегодняшний день АТ нашли множество применений во многих обла- стях промышленности, таких как аэрокосмиче- ская, автомобильная, медицинская, электронная отрасль и др. [3 и 4]. В настоящее время известно более десяти различных способов или технологий послойно- го синтеза деталей. Например, электронно-луче- вое плавление, селективное лазерное спекание, селективное лазерное плавление (SLM) и дру- гие, причем с каждым годом разрабатываются все новые способы. SLM-технология является наиболее широко используемой и универсаль- ной аддитивной технологией. В процессе селек- тивного лазерного плавления сфокусированный лазерный пучок перемещается по заданной тра- ектории и нагревает частички наплавляемого порошка. Таким образом, в месте воздействия лазерного луча происходит расплавление мате- риала и образуется небольшая «ванна» распла- ва, которая при охлаждении затвердевает. Далее наносится новый слой, и процесс лазерного ска- нирования повторяется, пока не сформируется 3D-изделие. Характеристики процесса плавле- ния материала и формирование «ванны» рас- плава зависят от целого ряда параметров, таких как мощность излучения лазера, скорость ска- нирования, размер пучка, толщина наносимого слоя и др. Получаемые детали, формируемые SLM-ме- тодом, демонстрируют повышенные механиче- ские, трибологические и коррозионные свойства по сравнению с их аналогами [5]. Например, в работах [6] сообщается, что выращенная с по- мощью АТ деталь из нержавеющей стали 316L может соответствовать и даже превосходить механические свойства отливки. Однако для достижения желаемых механических свойств необходимо тщательно контролировать техноло- гические параметры АТ [7]. Несмотря на многие преимущества, SLM- технология имеет некоторые недостатки. Лока- лизованное нагревание и охлаждение вызывает резкий градиент температуры, который, в свою очередь, приводит к образованию термических напряжений [8]. Это может привести к дефек- там, таким как образование трещин, деформа- циям и ухудшению качества поверхности, как сообщает Vastola et al. [9]. Однако энергети- ческие параметры играют ключевую роль, так как оказывают наибольшее влияние на морфо- логию расплава и, следовательно, на стабиль- ность процесса, что сказывается на качестве создаваемой детали [10 и 11]. Для достижения желаемых металлургических свойств требуется оптимальный выбор параметров лазерной об- работки [12 и 13], а именно мощность лазер- ного излучения, размер пятна пучка, скорость лазерного сканирования и др. Для улучшения характеристик формируе- мых изделий используются металломатричные композитные (ММК) покрытия. Их желаемые механические свойства могут быть получены с помощью соответствующей комбинации под- креплений и металлических матриц. В настоя- щее время разработаны несколько видов MMК, в том числе на основе Al-, Ti-, Fe-, Cu-, Mg и Ni, армированные либо волокнами, либо частицами карбидов [14]. Покрытия на основе никелевых сплавов ха- рактеризуются повышенной коррозионной стой- костью, отличной стойкостью к адгезионному и абразивному износу и значительно расширяют применение в технике [15–17]. Так, покрытия, формируемые из сплавов на основе Ni, широ- ко используются для улучшения характеристик таких изделий, как турбины, износостойкие пластины и рулоны для прокатных станов, по- верхность которых подвержена сильным из- носостойким условиям. Резервом повышения износостойкости покрытий является создание на их основе композиций с карбидным упроч- нением, например, с карбидом вольфрама (WC). Карбид вольфрама характеризуется превосход- ной износостойкостью в сочетании с высокой термостойкостью и хорошей смачиваемостью расплавленным металлом [18]. В результате металлокерамические структуры, включающие в себя карбид вольфрама и никелевый сплав, широко используются в трибологических при- менениях для защиты компонентов, которые подвергаются высокой интенсивности износа, таких как режущий инструмент, сверление и механическая обработка, горная промышлен- ность [19]. Отметим, что если режимы нанесе- ния металломатричных композитных покрытий достаточно подробно исследованы, то влияние армирования частицами карбидов, особенно при