ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 152 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ меняемого материала, сократить время выполнения заказа. Таким образом, эти технологии меняют основу для конкуренции в автомобилестроении, аэрокосмической промышленности и машиностроении [1]. Несмотря на растущее внедрение и промышленные инвестиции в аддитивные технологии (АТ) [2] существуют сложности, которые не позволяют полностью раскрыть их огромный потенциал. Многие конструкционные сплавы, обладающие отличными механическими характеристиками при обработке традиционными методами производства, подвержены значительному растрескиванию при затвердевании во время лазерного плавления [3]. Препятствием, ограничивающим применение технологии СЛП, также является большой пробел в знаниях о микроструктурах, возникающий в результате сложных неравновесных процессов, связанных с лазерным плавлением [4]. В настоящее время для аддитивного производства в качестве сырья используется только небольшое количество алюминиевых сплавов [5, 6]. Наиболее распространен закаливаемый сплав AlSiMg [7, 8] и эвтектический AlSi12. Механические свойства компонентов AТ, изготовленных из этих двух сплавов, сравнимы с таковыми у литых образцов или литых под высоким давлением образцов, но явно уступают свойствам деформируемых компонентов, изготовленных из высокопрочных алюминиевых сплавов, таких как Al7075 (5,5 % цинка – 2,5 % магния – 1,5 % меди), которые имеют предел текучести более 500 МПа и пластичность 3…9 % [9]. СЛП последнего, к сожалению, затруднен из-за низкой свариваемости, а также из-за высокой отражательной способности и низкой вязкости (недостаток, свойственный большинству обычных алюминиевых сплавов). В частности, термическое сжатие во время обработки приводит к образованию обширных трещин [10]. Кроме того, испарение во время лазерного плавления легирующих элементов с низкой температурой плавления, таких как Zn, имеет решающее значение для образования упрочняющих фаз, что также в результате способствует ухудшению механических свойств. Анализ литературы показывает, что состав сплава играет важную роль в определении конечной микроструктуры и механических свойств композитов, полученных методом селективного лазерного плавления [11, 12]. Сплав Al-Si-Mg (Al – 91 масс. %, Si – 8 масс. %, Mg – 1 масс. %), близкий к эвтектическому составу, обладает отличной литейной способностью, связанной с небольшим изменением объема при затвердевании, что делает его пригодным для производства отливок сложной формы и малой толщины и перспективным материалом для получения изделий с улучшенными механическими свойствами методом СЛП [13]. Повышение механических свойств происходит за счет увеличения ра створимости твердых веществ и уменьшения размера зерен сплавов Al-Si-Mg вследствие высоких скоростей расплава, охлаждения и затвердевания порошкового материала в процессе СЛП. В настоящее время для установок СЛП используют сферические порошки, полученные из сплава Al-Si-Mg [14, 15]. В проводимом исследовании будет применен метод послойного лазерного синтеза для решения принципиального вопроса – возможности синтеза изделий и сплава системы алюминий-кремний-магний из порошковой композиции алюминия, кремния и магния, имеющих значительное различие в температурах плавления, плотности, теплопроводности и др. Для приготовления смесей металлических порошков обычно используются два метода: прямое смешивание и механическое легирование посредством шаровой мельницы. Механическое легирование представляет собой неравновесный твердотельный метод обработки, который можно использовать для синтеза порошковой композиции при комнатной температуре. Повторяющаяся деформация и разрушение, возникающие при высокоэнергетическом шаровом измельчении, приводят к изменению морфологии, размера и микроструктуры металлических порошков [16]. Поскольку шаровая мельница вносит в порошковую смесь большую энергию (по сравнению с непосредственным смешиванием), она может существенно повлиять на свойства композиционного материала после лазерной обработки [17], поэтому требуются исследования для определения морфологии порошка, размера и характеристик распределения частиц по размерам в исходном порошке. Целью данного исследования является определение требований к структурно-фазовому состоянию, элементному составу порошков
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1