Створення проривних технологій виробництва деталей складної форми з композиційних матеріалів для екстремальних умов експлуатації
Вантажиться...
Дата
2020
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Розроблено основи нетривіальних адитивних технологій 3D–друку та холодного
газодинамічного напилення (ХГН) для виготовлення виробів складної форми з
металокерамічних та керамічних композитів, а також із нового класу багатокомпонентних
металевих сплавів, що докорінно різняться від існуючих аналогів витратних способів
ливарного виробництва, які до того ж неспроможні забезпечити рівень властивостей
матеріалу, необхідний для роботи при температурах вищих за 600 °С, в умовах швидкісного
багаторазового нагрівання-охолодження (1500 град/хв.), циклічних навантажень та в
агресивному окислювальному середовищі.
Розроблені технології базуються на запровадженні поетапного виробничого циклу,
який включає: 1) виготовлення порошків із композиційних металокерамічних матеріалів та
високоентропійних сплавів (ВЕС) з композиційною структурою для подальшого
використання в методі пошарового 3D-друку або ХГН; 2) виготовлення каркасної заготовки
з наперед заданою геометрією, пористістю та морфологією пор шляхом пошарового 3Dдруку отриманих порошків або формування композиційного матеріалу методом ХГН; 3)
виготовлення деталей шляхом просочування матричним розплавом пористих каркасних
заготовок або моделей-прототипів з отриманням композиту багаторівневої ієрархічної
структури. Виготовлення каркасу за допомогою пошарового 3D-друку порошків відкриває
можливість варіювати вмістом армуючої фази в широких межах і виготовляти із
високотемпературних матеріалів надлегкі вироби надскладної форми в умовах відносно
низьких температур, що натепер є недосяжним для жодного відомого методу.
Встановлені оптимальні технологічні параметри (хімічний та фазовий склад, структура
вихідних матеріалів, потужність та тривалість впливу лазерного пучка; товщина шару
порошку; спосіб його подачі; температура та час нагріву, швидкість друку, температурночасові параметри та спосіб просочування, розмірні характеристики армуючого каркасу)
процесу виготовлення каркасних матеріалів, що забезпечують найвищі експлуатаційні
характеристики. Вперше в світовій практиці експериментально обґрунтована можливість
консолідації порошку ВЕС з високою твердістю (7,6-10 ГПа) при повному збереженні
наноструктурного стану та фазового складу внаслідок застосування інноваційної техніки
ХГН.