OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 187 MATERIAL SCIENCE водности плохо обрабатываются механически, а ПЛВ позволяет формировать сложнопрофильные изделия при минимальном использовании механической обработки. Кроме того, минимизация мехобработки позволяет снизить долю отходов дорогостоящего сплава. Известно, что качество синтезируемых методом ПЛВ объектов зависит от технологических параметров процесса. Под качеством в данном случае подразумевается отсутствие макродефектов, а именно трещин и пор, которые могут формироваться при лазерной перекристаллизации порошкового материала. Во многих исследованиях авторы, варьируя мощность лазерного излучения, скорость сканирования лазера, скорость подачи порошка, диаметр лазерного пятна на поверхности, расстояние между лазерными треками и даже режим работы лазера (импульсный/непрерывный) [5], проводят оптимизацию технологических параметров ПЛВ для синтеза деталей из титановых сплавов [6–13]. Однако практическое применение режимов, разработанных другими исследователями, затруднено в основном по двум причинам. Во-первых, большинство исследований проведены на титановом сплаве Ti-6Al-4V [4–9], и значительно меньше работ, в которых разрабатывается технология ПЛВ для титановых сплавов другого состава − Ti-Al-Sn-Zr-Mo [10], Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr [11], Ti-Al-Mo-Zr-Si [12], при этом практически отсутствуют работы по ПЛВ сплава Ti-5Al-4V2.5Mo-1Cr-0.7Fe-0.1Si (ВТ23). Известно также, что изменение физических свойств сплава оказывает влияние на процессы перекристаллизации порошкового материала, и состав сплава необходимо учитывать. Во-вторых, ПЛВ является многопараметровым процессом, тогда как авторы большинства статей приводят значения только основных параметров. Термические условия перекристаллизации порошка в большой степени зависят от устройства рабочей установки и от состояния исходного порошкового материала, а незначительное изменение условий перекристаллизации может привести к сдвигу области оптимальных параметров. Таким образом, отработка режимов, позволяющих синтезировать качественный объект заданного состава, является неотъемлемой частью технологии ПЛВ. Целью настоящей работы являлась разработка режимов ПЛВ на принтере InssTek MXGrande для формирования качественных изделий из сплава на основе Ti ВТ23. Для достижения данной цели в процессе исследования решались следующие задачи: − определение интервалов технологических параметров процесса ПЛВ (мощности лазерного излучения, скорости сканирования и расстояния между лазерными треками), которые позволяют сформировать структуру без трещин, с минимальными пористостью и шероховатостью поверхности, с проплавлением в нижний слой не более 40 %; − металлографическое исследование характера структуры, формирующейся в сплаве при ПЛВ; − определение фазового состава сплава после ПЛВ; − изучение зависимости микротвердости сплава от технологических параметров процесса. Методика исследований Объектами исследования являлись образцы из порошка титанового сплава ВТ23, полученные методом ПЛВ. С помощью рентгенофлуоресцентного спектрального анализа была проведена оценка элементного состава исходного титанового порошка; концентрации газовых примесей в порошке определялись методом восстановительного сжигания (табл. 1). Химический состав порошка ВТ23, включая концентрации газовых примесей, соответствует ОСТ 1-90013–81 [14]. Дисперсность порошка составляет 40…100 мкм. Фазовый состав исходного порошкового материала, определенный рентгенодифракционным методом, представлял собой твердый раствор на основе α-Ti с кристаллической ГПУ-решеткой и оксид титана TiO2 (рутил) с тетрагональной кристаллической решеткой, β-фаза на дифрактограмме не зафиксирована (рис. 1). Наличие соединения TiO2 на дифрактограмме, вероятно, связано с высокой долей поверхностного оксидного слоя в облученном объеме дисперсного (менее 100 мкм) порошкового материала при рентгеновском анализе. Процесс ПЛВ был выполнен на лазерной установке InssTek MX-Grande в защитной атмосфере Ar, технологические параметры процесса приведены в табл. 2. Выбор режимов ПЛВ, позволяющих формировать изделия удовлетворительного качества,
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1