Аннотация: Исследована возможность создания мультиматериала на основе нержавеющей стали 316L и сплава NiTi с эффектом памяти формы методом селективного лазерного сплавления. Для преодоления проблем несвариваемости, вызванных образованием хрупких интерметаллидов (FeTi) и различиями в физико-химических свойствах материалов, предложен комплексный подход. Он включает: введение переходного слоя из сплава CuSn10 и использование природоподобной шовной структуры. Экспериментально показано, что переходный слой CuSn10 эффективно минимизирует образование интерметаллида FeTi. В зоне контакта CuSn10/NiTi обнаружена область с аномальным химическим составом и повышенной микротвердостью (до 227 HV), что может быть связано с формированием интерметаллидных фаз. Установлен высокий предел прочности мультиматериала (333 МПа) и низкая пластичность (относительное удлинение 3 %), обусловленная дефектами печати. Ключевым достижением является двусторонний эффект памяти формы в мультиматериале. Результаты работы подтверждают принципиальную возможность сохранения функциональных свойств NiTi в мультиматериале, что перспективно для робототехники.

Аннотация: Разработан метод численного компьютерного моделирования для определения термомеханических характеристик изделий из сплавов с эффектом памяти формы. Проведено численное компьютерное моделирование и экспериментальное исследование термомеханических характеристик термоисполнительного элемента на основе геометрии двухзаходных пружин, изготовленного из сплава NiTi методом селективного лазерного плавления. Проведена верификация модели. Подтверждена общая работоспособность представленной методики. Установлено, что уровень отклонений между экспериментальными и моделируемыми данными составил не более 30 %.

Аннотация: Показана возможность получения изделия из сплава Co37Ni36Al27 методом экструзионной 3D-печати с последующим термическим удалением связующего и спеканием. Выполнена печать из металлополимерных композиций (МПК) на основе двух различных фракций порошка (71 – 125 мкм и < 71 мкм), полученного механическим легированием (МЛ). Выявлена возможность управления пористостью и магнитными характеристиками образца как за счет изменения фракции порошка в основе МПК, так и варьированием температуры спекания. Показано снижение пористости в ~ 1,5 раза и увеличение толщины шеек (металлических связей между частицами) в ~ 17 раз. В исследовании пористость принята за основную характеристику интенсивности спекания и, следовательно, качества структуры образца. Установлено снижение коэрцитивной силы в ~ 1,5 раза и увеличение намагниченности насыщения в ~ 1,3 раза при уменьшении количества дефектов структуры. Структура спеченных образцов состояла из β-, γ- и γ′-фаз, что свидетельствовало о низкой скорости их охлаждения с печью.

Аннотация: Выполнен обзор и сравнительный анализ материалов, оборудования и процессов порошковой металлургии и аддитивных технологий. Показано их сходство, различие и развитие. Рассмотрены примеры использования разработанных и успешно апробированных материалов и процессов порошковой металлургии в аддитивных технологиях. Оценена возможность использования термических печей для спекания и установок для горячего изостатического прессования порошковых материалов в целях повышения плотности, гомогенности и прочностных свойств заготовок, полученных аддитивными технологиями.

Аннотация: Изучены возможности модифицирования структуры металломатричных материалов Ti/TiС путем использования механокомпозитов, полученных механохимическим синтезом карбида титана в реакционной смеси (Ti + C) + 70 % (масс.) Ti, и их последующей консолидации методом искрового плазменного спекания. Исследована структура материалов методами дифракционного анализа и сканирующей электронной микроскопии. Показано, что при механической активации (МА) в планетарной шаровой мельнице АГО-2 в течение 4 – 8 мин реализуется in situ твердофазный синтез карбида TiC0.38 в матрице аморфно-кристаллического твердого раствора α-Ti(С). С увеличением длительности МА от 4 до 8 мин размеры частиц механокомпозитов уменьшаются в 2,6 раза. Установлено, что при спекании формируются композиционные материалы на основе β-Ti с зернистой структурой независимо от длительности МА. С увеличением длительности МА с 4 до 8 мин пористость материалов уменьшается от 3,14 до 2,56 %, а размеры зерна карбида и b-титана увеличиваются примерно в 2 раза. После МА в течение 4 и 8 мин и последующего спекания материалы имеют твердость 802 ± 10 HV и 749 ± 10 HV, прочность при испытании на сжатие 1400 ± 50 МПа и 1600 ± 50 МПа, а также значительную износостойкость — коэффициенты абразивного износа 3,57 × 10 – 5 и 2,25 × 10 – 5 мм3/(Н × м) соответственно.

Аннотация: Исследованы микроструктура и механические свойства мультиматериальной системы 316L/1.2709, полученной методом селективного лазерного плавления (СЛП). Для стали 1.2709 определен режим СЛП, обеспечивающий минимальную пористость. Установлено, что соединение материалов 316L/1.2709 с перекрытием 0,2 мм минимизирует дефекты в переходной зоне. Методами металлографии, рентгенодифракционного анализа и сканирующей электронной микроскопии выявлено градиентное изменение химического состава в переходной области шириной 400 – 500 мкм без образования новых фаз. Термическая обработка (отжиг при 950 °C, 2 ч + старение при 500 °C, 6 ч) повысила твердость зоны 1.2709 до 520 HV. Установлено, что при поперечной ориентации переходной зоны механические свойства мультиматериала близки к стали 316L (&sigma;в = 612 МПа, &delta; = 29,6 %), а при продольной ориентации относительное удлинение (&delta; = 3,7 %) близко к стали 1.2709 при sв = 961 МПа. Ударная вязкость мультиматериала (75 Дж/см2 ) выше, чем у стали 1.2709 (25 Дж/см2 ), что свидетельствует о синергетическом эффекте (повышение прочности и ударной вязкости). Результаты исследований подтверждают перспективность использования СЛП для создания изделий с комбинированными свойствами.

Аннотация: Исследован биомедицинский сплав Ti – 10Ta – 2Nb – 2Zr, изготовленный методом селективного лазерного плавления. Проведен анализ частиц исходного порошка по размерам. Определены структура, плотность и механические свойства при испытании на растяжение сплава, полученного при разных режимах плавления. Варьирование технологических параметров селективного лазерного плавления позволило достичь высокой плотности материала. В исходном состоянии после печати образуется мартенситная α′-фаза с игольчатой морфологией, обеспечивающая высокие прочностные свойства сплава при сохранении пластичности и пониженном модуле упругости. Термическая обработка выше температуры β-превращения приводит к формированию равновесной пластинчатой α + β-структуры с умеренным снижением прочностных характеристик и дальнейшим уменьшением модуля упругости, что благоприятно для биосовместимости имплантатов.

Аннотация: Проведен анализ исследований, показывающих возможности легирования висмутом стальной поверхности при короткоимпульсной лазерной обработке и достигаемые при этом уникальные триботехнические характеристики (вплоть до реализации безызносного трения) в лабораторных испытаниях в паре с различными материалами и в условиях стендовых испытаний турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Показано, что достижение сверхнизкого коэффициента трения (до 0,03) и износа при трении без подачи смазки определяется подавлением молекулярной составляющей трения (адгезии) в результате легирования висмутом, образованием трибослоев субкарбоната висмута с легким скольжением, уменьшением механической составляющей трения алмазным выглаживанием, самоорганизацией поверхности трения и высокой циклической прочностью сплава. Предложена новая концепция получения износостойких и антифрикционных триботехнических материалов на основе несмешиваемых систем.

Аннотация: Исследованы процессы синтеза и спекания карбида перемененного состава в установке искрового плазменного спекания из механической смеси порошков высокоэнтропийного сплава HfNbTaTiZr и углеродной сажи. Содержание углерода в исходной смеси составляло от 30 до 65 % (ат.). Определено влияние углерода на размер элементарной ячейки однофазного карбида. Показано, что в процессе спекания количество углерода изменяется в результате его диффузии из графитовой пресс-формы и восстановления образующихся оксидов ZrO2 и HfO2. Проведены испытания на сжатие высокоэтропийного карбида (HfNbTaTiZr)Cx . Установлено, что прочность на сжатие в зависимости от состава карбида изменяется от 568 до 1395 МПа, а микротвердость — от 8,9 до 20,9 ГПа.

Аннотация: Методами термодинамического анализа и электронной микроскопии исследовано влияние температуры предварительного подогрева подложки на микроструктуру никелевого сплава GTD111 при селективном лазерном плавлении. Разработаны аналитические модели расчета плотности энергии с учетом теплофизических свойств материала. Установлено, что повышение температуры подогрева снижает энергозатраты и влияет на морфологию γ′-фазы. При 600 °С формируется равномерная структура сплава, при 1050 °С наблюдается градиент структуры по высоте. Оптимальный подогрев обеспечивает стабильные условия плавления и однородные свойства изделия.

Аннотация: Исследовано влияние добавок наночастиц TiB2 (0,5 – 2,0 масс. %) на микроструктуру и механические свойства жаропрочного сплава ВЖ159, изготовленного селективным лазерным плавлением. Проведен микроструктурный анализ, определена плотность образцов методом гидростатического взвешивания, выполнены испытания на растяжение. Показано, что добавки TiB2 измельчают дендритную структуру сплава от 8 – 12 до 2 – 3 мкм, повышают микротвердость до 349 HV, но снижают пластичность от 35,9 до 3 – 5 %. Термическая обработка усиливает охрупчивание композитов из-за сегрегации боридов на границах зерен. Превращение TiB2 в комплексные (Cr, Mo)B фазы обеспечивает измельчение структуры, но создает хрупкую боридную сетку.

Аннотация: Исследовано влияние параметров печати на микроструктуру, фазовый состав, механические и коррозионные свойства ферритно-мартенситной стали ЭП-450 ДУО, полученной методом селективного лазерного плавления. Представлены результаты коррозионных испытаний стали в технической воде и испытаний на жаростойкость при 750 °C в течение 500 ч.