Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 3 2020 70 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Одним из таких сплавов с системой основных элементов Ni-Cr-Fe является разработанный в 1963 году Inconel 718. В соответствии с уровнем механических свойств сплав широко применяет - ся в авиационных двигателях , газовых турбинах и ядерных реакторах [1]. Широко исследована высокая свариваемость данного материала [3–5] по сравнению с другими жаропрочными никеле - выми сплавами . Эксплуатация материала осуществляется в состоянии , представленном γ -Ni твердым рас - твором , упрочненным дисперсными интерме - таллидными частицами . В отличие от других жаропрочных никелевых сплавов , где основ - ной упрочняющей фазой является γ′ -Ni 3 (Al,Ti), доминирующее упрочнение данного сплава вследствие легирования материала Nb осущест - вляется за счет фазы γ″ –Ni 3 Nb. По сравнению с добавками алюминия и титана ниобий зна - чительно повышает стойкость к трещинообра - зованию в зонах сварного шва , подвергшихся старению [1]. Присутствие одновременно двух фаз с различной геометрией и размерами исклю - чает необходимость в строгом контроле ориен - тировки , формы и размеров частиц , что явля - ется обязательным в сплавах , упрочняющихся за счет выпадения только одной γ′ - фазы [1, 2]. Однако в условиях длительной эксплуатации материала при температурах выше 650 °C или длительной выдержке материала γ″ - фаза перехо - дит в δ -Ni 3 (Nb, Ti)- фазу с орторомбической D0 a кристаллической структурой , что ведет к потере когерентности и снижению прочности и ползу - чести материала . Активная сегрегация ниобия и молибдена в междендритное пространство приводит к формированию повышенного количества то - пологически плотноупакованной фазы Лавеса и карбидов первого MC и второго M 6 C 5 , M 23 C 6 типа [6]. Так как полная ликвидация данных частиц посредством термической обработ - ки невозможна , уделяется большое внимание их размерному фактору и морфологии [7, 8]. Отдельные частицы , равномерно распреде - ленные по объему материла , оказывают поло - жительный эффект – ограничивают движение дислокаций . При этом непрерывные цепочки образований по границам зерен , распадаю - щиеся при деформации материала , создают микропоры на поверхности раздела с матри - цей сплава , что способствует возникновению и распространению трещин [9, 10]. Аддитивные технологии направлены на соз - дание высокопрочных изделий со сложной не - разъемной геометрией . Изготовление изделия послойным методом занимает один рабочий цикл , что значительно снижает время и трудо - затраты в сравнении с продолжительным стан - дартным производством , комбинированным из ряда технологий . Кроме того , сопровождающи - еся высокими скоростями охлаждения аддитив - ные технологии способны снижать сегрегацию элементов и создавать условия для формирова - ния мелкозернистой структуры , что является критически важным аспектом для жаропрочных никелевых сплавов и изготавливаемых из них ответственных изделий [11]. Контроль формирующихся полей напряже - ния как в отдельном слое , так и в теле изделия при непрерывном потоке вводимой энергии осуществляется корректным подбором рабочих параметров при предварительном моделирова - нии процесса . В то время как прогнозирование фазового состава является более сложной за - дачей , так как повторно вводимая энергия ока - зывает нестандартное термическое влияние на материал . В работе рассмотрено послойное термиче - ское влияние на микроструктуру и фазовый со - став жаропрочного никелевого сплава Inconel 718 при послойном формировании . Цель работы – изучить фазовый состав жаропрочного никеле - вого сплава в различных зонах слоя , сопоставив с полученными результатами механических ис - пытаний . Методика исследований Установка высокоскоростного прямого лазер - ного выращивания состояла из роботизирован - ного комплекса LRM-200iD_7L Fanuc, лазерного источника LS-3 IPG Photonics, лазерной головки FLW D30 IPG Photonics со съемным соплом для наплавки SO12 Fraunhofer IWS и устройством подачи порошка в рабочую зону Sulzer Metco Twin 10C. Аддитивный процесс проводился в за - щитной атмосфере аргона со следующими пара - метрами : мощность лазера составляла 1300 Вт , скорость подачи порошка 43 г / мин , скорость сканирования 25 мм / с , шаг слоя 0,6 мм .