Способ получения однородной и бездефектной микроструктуры в алюминиевых сплавах посредством лазерного плавления (варианты)
лазерное плавление алюминиевые сплавы микроструктура кристаллизационные трещины анизотропия свойств твердость
Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности к способам получения однородной и бездефектной микроструктуры в сплавах на основе алюминия методом лазерного плавления, в том числе с применением аддитивных технологий, и может быть использовано в космической отрасли, транспортном машиностроении, ресурсосберегающих и энергосберегающих технологиях.
Техническим результатом данного изобретения во всех его вариантах является создание способа получения однородной и бездефектной микроструктуры в процессе кристаллизации после лазерного плавления в сплавах на основе алюминия.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается следующим образом.
Способ получения однородной и бездефектной микроструктуры в алюминиевых сплавах систем Al-Mg, Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu посредством лазерного плавления, включающий комплексное легирование сплава добавками или Zr и Sc, или Ti и B, или Ti, B и Zr, подогрев области обработки до температур 350-480 ⁰С, отличающийся тем, что после лазерного плавления каждого слоя осуществляют дополнительную его обработку лазерным лучом при температуре 0,9-0,95 Тпл сплава.
Подогрев области обработки до температур 350-480 ⁰С в процессе лазерного плавления позволяет уменьшить степень переохлаждения и предотвратить образование кристаллизационных трещин, подавить столбчатую кристаллизацию, уменьшить испарение Zn и Mg.
Обработка предыдущего слоя при температуре 0,9-0,95 Тпл уменьшает количество неравновесных фаз и снижает склонность к ликвационному растрескиванию.
Комплексное легирование элементами Zr и Sc, Ti и B или Ti, B и Zr приводит к образованию фаз кристаллизационного происхождения, выступающих в качестве дополнительных  центров кристаллизации алюминиевого твердого раствора в процессе лазерного плавления, что приводит к уменьшению среднего размера зерна и полному подавлению столбчатой кристаллизации. Дополнительное легирование кремнием в сочетании с добавками Zr, Sc и Ti, B, позволяет улучшить зеренную структуру, увеличить твердость и снизить склонность к образованию трещин после обработки лазером за счет увеличения количества жидкой фазы в твердо-жидком состоянии.
Лазерное плавление сплавов систем Al-Mg, Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu с дополнительными легирующими элементами позволяет получить однородную бездефектную структуру после кристаллизации за счет действия модифицирующих добавок. Дополнительный подогрев области обработки приводит к увеличению количества центров гетерогенного зарождения кристаллов алюминиевого твердого раствора, и одновременно к растворению избыточных фаз кристаллизационного происхождения в предыдущем слое, что уменьшает склонность к ликвационным трещинам.
Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности к способам получения однородной и бездефектной микроструктуры в сплавах на основе алюминия методом лазерного плавления, в том числе с применением аддитивных технологий, и может быть использовано в космической отрасли, транспортном машиностроении, ресурсосберегающих и энергосберегающих технологиях
Алексей
Солонин
Николаевич
Заведующий кафедрой МЦМ
Кандидат технических наук
Отсутствует
H-9930-2014
7004902848
171345
0000-0002-6520-7964
РОССИЯ
Елена
Босова
Владимировна
Главный специалист ОПКиАНД по доверенности №10 от 08.11.2023 г.
РОССИЯ
53.49.15
Структура и свойства цветных металлов и сплавов и композиционных материалов на их основе
02.05.QF
MATERIALS SCIENCE, CHARACTERIZATION & TESTING
Алексей
Солонин
Николаевич
РОССИЯ
Ирина
Логинова
Сергеевна
РОССИЯ
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1187746579690
Петр
Мордовской
Григорьевич
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
МИСиС, НИТУ "МИСиС"
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
1027739439749
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения