Научные основы метода получения композиционного материала на алюминиевой матрице с упрочняющими частицами второй фазы с использованием аддитивных технологий.

Авторы: Тарасова Т.В., Гвоздева Г.О., Аблеева Р.Р.

Назначение: Получение новых знаний в области технологий аддитивного производства, становление и развитие в России научных коллективов по указанному приоритетному научно-техническому направлению, создание наукоемкой продукции, ориентированной на рынок высоких технологий.

Область(и) применения: Машиностроение, композиционные материалы

Описание, характеристики: Миниатюризация размеров зоны обработки при лазерной наплавке от 2...3,5 мм до 100…150 мкм сопровождается ростом скоростей охлаждения (от 4200 до 2000*103 К/с) и максимальной температуры расплава (от —1400 до —2200 К), что требует учета явления плавления в тепловом балансе системы при расчете температурных полей в зоне обработки при микролазерной наплавке. Расчет температурных полей при лазерной обработке в субмиллиметровом диапазоне с учетом явления плавления позволил определить прогнозную область режимов микролазерной наплавки. На основании полученных регрессионных зависимостей геометрических характеристик валика (ширины, высоты) от параметров микролазерной наплавки сплава AlSi30 построена технологическая карта процесса, позволяющая определять режимы микролазерной наплавки для нанесения валиков с заданной геометрией в субмиллиметровом диапазоне.   Проведено комплексное исследование порошков сплава AlSi10Mg и  высокопрочного алюминиевого сплава 7075. Установлены связи между параметрами селективного лазерного плавления и структурой исследуемых материалов и определены условия для получения композиционного материала на основе алюминия с упрочняющими частицами второй фазы. Установлено влияние параметров СЛП на физико-механические свойства исследуемых материалов (коррозионную стойкость, плотность, твердость, механические характеристики, шероховатость поверхности). Определены рациональные режимы получения композиционного материала на основе алюминия с упрочняющими частицами второй фазы с высокой удельной прочностью. По разработанной технологии изготовлена деталь методом селективного лазерного плавления.

Преимущества перед известными аналогами: Миниатюризация зоны воздействия приводит к более полноценному растворению Si, гомогенизации расплава и формированию композиционного материала на основе пересыщенного твердого раствора с упрочняющими частицами Si субмикронного и микронного размера, что обеспечивает повышение механических характеристик.

Сравнение механических характеристик образцов из сплава AlSi10Mg, полученных методом СЛП  с традиционными литыми образцами сплава аналога показали, что механические характеристики образцов, изготовленных методом СЛП, превышают механические характеристики литых сплавов, что объясняется особенностями микроструктуры, формирующейся при селективном лазерном плавлении.

Правовая защита: Патент на изобретение №2669135. Способ изготовления порошковой композиции методом СЛП/ Хмыров Р.С, Тарасова Т.В. и др. 2. Патент на изобретение №2669034. Способ получения изделий из порошкового материала 94WC6Co / Тарасова Т.В., Хмыров Р.С. и др.

Стадия готовности к практическому использованию: Разработана и опробована технология изготовления композиционных материалов с алюминиевой матрицей, проведены предварительные испытания.