Московский политехнический университет, Москва, Россия:

Р. А. Латыпов, заведующий кафедрой оборудования и технологии сварочного производства, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: latipov46@mail.ru

Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия:
Е. В. Агеев, руководитель научно-образовательного центра «Порошковая металлургия и функциональные
покрытия», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: ageev_ev@mail.ru
А. Ю. Алтухов, заведующий кафедрой автомобилей и автомобильного хозяйства, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: alt997@yandex.ru
Е. В. Агеева, доцент кафедры автомобилей и автомобильного хозяйства, канд. техн. наук, эл. почта: ageeva-ev@yandex.ru

На основании методологических особенностей синтеза порошковых частиц сферической формы для получения сферических гранул необходимой зернистости для 3D-технологий предложена технология электроэрозионного диспергирования, особенностью которой являются низкие затраты энергии и экологичность процесса. Для выполнения исследований были выбраны отходы кобальтохромового сплава марки КХМС «ЦЕЛЛИТ». При получении кобальтохромовых порошковых материалов использовали установку для электро-эрозионного диспергирования токопроводящих материалов. Экспериментально установлено, что при увеличении дисперсности частиц происходит ускорение процесса спекания, повышение механических свойств полученных изделий. Увеличению интенсивности процесса спекания порошковых материалов способствуют содержащиеся в мелкозернистых порошках оксиды, которые восстанавливаются при их нагреве во время спекания. Губчатая структура металлической поверхности, образующаяся в результате исчезновения оксидов, оказывается активнее, чем свободная от оксидной пленки поверхность. Как показали проведенные исследования, структурно-фазовое состояние образцов не претерпевает изменений, и во всех четырех образцах остается постоянным наличие следующих фаз: Co, Cr, Ni и Cr₃Ni₂. Повышение дисперсности и удельной поверхности порошка приводит к снижению пористости и увеличению микротвердости изделия. Наличие частиц порошка разных фракций увеличивает плотность его усадки за счет заполнения впадин и микропор на стыках крупных частиц, что в дальнейшем приводит к снижению шероховатости спеченных изделий и повышению предела прочности при сжатии и изгибе. Проведенные исследования показали возможность управления структурой и физико-механическими свойствами при изготовлении аддитивных изделий из порошков, полученных из отходов кобальто-хромовых сплавов электроэрозионным диспергированием. Это позволяет решить проблему импортозамещения порошковых материалов, пригодных для аддитивных изделий, и снизить себестоимость производства конечного продукта.

1. Song B., Dong S., Zhang B. et al. Effects of processing parameters on microstructure and mechanical property of selective laser melted Ti6Al4V // Materials & Design. 2012. Vol. 35. Р. 120–125.
2. Song B., Dong S., Coddet P. et al. Fabrication and microstructure characterization of selective laser melted FeAl intermetallic parts // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 206. Р. 4704–4709.
3. Wang Z., Guana K., Gaoa M. The microstructure and mechanical properties of deposited-IN718 by selective laser melting // Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 513. Р. 518–523.
4. Karlsson J., Snis A., Engqvist H., Lausmaa J. Characterization and comparison of materials produced by Electron Beam Melting (EBM) of two different Ti–6Al–4V powder fractions // Journal of Materials Processing Technology. 2013. Vol. 213, Iss. 12. Р. 2109–2118.
5. Safdar A., Wei L.Y., Snis A., Lai Z. Evaluation of microstructural developmentin electron beam melted Ti – 6Al – 4V // Materials Characterization. 2012. Vol. 65. Р. 8–15.
6. Safdar A., He H.Z., Wei L.Y., Snis A. et al. Effect of process parameters settings and thickness on surface roughness of EBM produced Ti–6Al–4V // Rapid Prototyping Journal. 2012. Vol. 18, Iss. 5. P. 401–408.
7. Loeber L., Biamino S., Ackelid U. et al. Comparison of selective laser and electron beam melted titanium aluminides // Conference paper of 22^nd International symposium “Solid freeform fabrication proceedings”, University of Texas, Austin, 2011. Р. 547– 556.
8. Biamino S., Penna A., Ackelid U. et al. Electron beam melting of Ti – 48Al – 2Cr – 2Nb alloy: microstructure and mechanical properties investigation // Intermetallics. 2011. Vol. 19. Р. 776–781.
9. Gu D. D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser additive manufacturing of metallic components: materials, processes and mechanisms // International Materials Reviews. 2012. Vol. 57, Iss. 3. Р. 133–164.
10. Григорьянц А. Г., Третьяков Р. С., Фунтиков В. А. Повышение качества поверхностных слоев деталей, полученных лазерной аддитивной технологией // Технология машиностроения. 2015. № 10. С. 68–73.
11. Вулпе М. Н., Колесников Д. Н., Морушкин А. Е. Лазерная сварка заготовок, полученных аддитивными технологиями // Технология машиностроения и материаловедение. 2017. № 1. С. 142–144.
12. Нигметзянов Р. И., Сундуков С. К., Фатюхин Д. С. Влияние ультразвуковой обработки на шероховатость поверхности деталей, полученных аддитивными технологиями // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2016. № 315. С. 47–53.
13. Чумаков Д. М. Перспективы использования аддитивных технологий при создании авиационной и ракетно-космической техники // Труды МАИ. 2014. № 78. С. 31.
14. Григорьянц А. Г., Новиченко Д. Ю., Смуров И. Ю. Лазерная аддитивная технология изготовления покрытий и деталей из композиционного материала // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2011. № 7. С. 38–46.
15. Лейцин В. Н., Пономарев С. В., Дмитриева М. А., Ивонин И. В. и др. Моделирование процесса спекания изделий из низкотемпературной керамики, формируемых аддитивными технологиями // Физическая мезомеханика. 2016. Т. 19, № 4. С. 21–27.
16. Волосова М. А., Окунькова А. А., Конов С. Г., Котобан Д. В. Аддитивные технологии: от технического творчества к инновационным промышленным технологиям // Техническое творчество молодежи. 2014. № 5. С. 9–14.
17. Федоров М. М. Разработка замкнутой технологической цепочки изготовления деталей ГТД по аддитивным технологиям // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева. 2017. № 1. С. 115–118.
18. Ковалев О. Б. Моделирование процессов в технологиях лазерного аддитивного изготовления объемных металлоизделий // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80, № 4. С. 408.
19. Смирнов В. В., Шайхутдинова Е. Ф. Внедрение аддитивных технологий изготовления деталей в серийное производство // Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. 2013. № 2–2. С. 90–94.
20. Смирнов В. В., Ганеев А. А., Шайхутдинова Е. Ф. Применение аддитивных технологий для изготовления деталей из интерметаллидных сплавов на основе титана // Ползуновский альманах. 2013. № 2. С. 78–80.
21. Latypov R. A., Ageev E. V., Altukhov A. Y., Ageeva E. V. Manufacture of cobalt–chromium powders by the electric discharge dispersion of wastes and their investigation // Russian metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018, No. 12. P. 1177–1180.
22. Ageev E. V., Latypov R. A. Fabrication and investigation of carbide billets from powders prepared by electroerosive dispersion of tungsten-containing wastes // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014. Vol. 55, No. 6. Р. 577–580.
23. Агеев Е. В., Латыпов Р. А. Получение и исследование заготовок твердого сплава из порошков, полученных электро эрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2014. № 5. С. 50–53.
24. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1997.