ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 154 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ституте (филиале) Томского политехнического университета [18, 19]. Поисковые эксперименты проводились при постоянной мощности Р = 80 Вт и импульсной мощности лазера Р = 100 Вт, модуляция m = 5000 Гц, при неизменных параметрах режима: шаг сканирования S = 90 мкм, толщина слоя t = 25 мкм и варьируемой скорости сканирования луча лазера V = 100, 200, 300, 400 мм/с. Образцы со стороной 10 мм построены на подложке из алюминия в предварительно нагретой до 200 °С и заполненной аргоном камере, после предварительного вакуумирования. Металлографические образцы были приготовлены путем проведения стандартной механической шлифовки и полировки на алмазных пастах для получения полированного поперечного сечения. Результаты и их обсуждение В последние годы многие исследования сосредоточены на оптимизации режимов селективного лазерного плавления порошковых металлических сплавов преимущественно сферической формы. Не изученным остается вопрос формирования сплава в процессе СЛП из металлических порошковых материалов, имеющих форму, отличную от сферической. Характеристики порошка меняют свойства как на стадии подготовки порошковой композиции, так и в процессе СЛП от воздействий окружающей среды, механического и теплового влияния. Все это воздействует на качество получаемых изделий. Для определения оптимальных режимов СЛП необходимо знать распределение частиц порошка по размеру и химическому составу поверхности. Загрязнение порошков является основной проблемой в СЛП, особенно при обработке высокореактивного сырья, такого, как магний, титан и алюминиевые сплавы. Длительное нахождение порошков на воздухе приводит к их окислению и, как следствие, нестабильному процессу СЛП. Оксидные пленки препятствуют смачиванию поверхности и являются причиной возникновения пористости. Следовательно, для понимания процесса образования сплава в процессе СЛП необходимо знать исходные данные порошков, которые существенно влияют на качество получаемых изделий. В СЛП характеристики порошкового материала определяются морфологией, гранулометрией, химией поверхности, уплотняемостью, реологией и термическими свойствами, которые, как известно, влияют на поведение материала при лазерном воздействии [20]. Сканирующая электронная микроскопия, рентген и компьютерная томография используются для изучения формы и морфологии поверхности частиц порошка. На рис. 1 приведены растровые электронные изображения (РЭМ) поверхности порошков алюминия, кремния и магния, полученные в результате съемки образца. Порошок алюминия представляет собой конгломераты из частиц неправильной формы размерами 1…20 мкм и более крупных частиц размерами 30...140 мкм (рис. 1, а, б). Однофазный порошок магния представлял собой смесь отдельных частиц с «чешуйчатой» структурой размерами в диапазоне 30…400 мкм (рис. 1, в, г), имеет неправильную форму с грубой текстурой поверхности, что приводит к снижению сыпучести. Элементный состав порошка соответствует магнию при наличии кислорода не более 2 мас. %. Однофазный порошок кремния состоял из конгломератов размером 0,5…45 мкм (рис. 1, д, е). Доля крупных конгломератов в порошке не превышала 15 об. %. Кроме того, в небольшом количестве присутствовали алюминий, титан, кальций и кислород (не более 4 %). На рис. 2–4 приведены рентгеновские дифрактограммы с выполненной идентификацией фаз образцов порошков магния, алюминия и кремния соответственно. Фазовые составы соответствуют единственным фазам Mg, Al, Si. Для формирования порошковой композиции Al-Si-Mg исходные порошки подвергались механическому перемешиванию путем помещения исходных порошков в барабан шаровой мельницы в соотношении: Al – 91 масс.%; Si – 8 масс. %; Mg – 1 масс. % и активации в защитной среде аргона в течение одного и двух часов. В качестве мелящих тел выступали шары диаметром 5, 7 и 8 мм из конструкционной стали ШХ15 в массовом соотношении «порошок – шары» 1:10. При механическом легировании ускорение мелящих тел составило 40 г. Растровые электронные изображения смеси порошков алюминия, магния и кремния, полу-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1