Исследование особенностей микроструктуры и свойств металлов, полученных путем горячего изостатического прессования
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-4-4-10Ключевые слова:
горячее изостатическое прессование, порошки сплава Х12МФ, порошки сплава 08Х18Н10Т, фрактальная размерность, относительная плотностьАннотация
Целью настоящего исследования является изучение особенностей структуры и свойств сплавов, полученных с использованием технологии горячего изостатического прессования металлических порошков. Исследование проводилась в диапазоне температур прерывания цикла горячего изостатического прессования от 670 до 1150 °С на сплавах 08Х18Н10Т и Х12МФ. Для обработки изображений микроструктур и оценки их фрактальной размерности разработано программное обеспечение в среде MATLAB. Результаты микроструктурного анализа исследуемых металлов показали, что полное спекание порошков наблюдается при температуре горячего изостатического прессования 1150 °С, при более низких температурах в микроструктуре сплавов наблюдаются поры и неспеченные сферические частицы металлического порошка. Размер зерен сплавов, полученных путем горячего изостатического прессования, определяется прежде всего размерами исходной фракции металлического порошка. По результатам оценки плотности сплавов, полученных при различных температурах горячего изостатического прессования, установлена связь относительной плотности сплава от температуры процесса. По результатам фрактального анализа установлена связь показателя фрактальной размерности микроструктуры сплава с температурой горячего изостатического прессования и относительной плотностью исследуемых металлов. Полученные зависимости имеют линейный характер. Погрешность оценки относительной плотности по полученным зависимостям составляет в среднем 5 %. Полученные в ходе исследования данные дают возможность оценки плотности металлов, полученных способом горячего изостатического прессования металлических порошков, путем оценки фрактальной размерности изображения микроструктуры.Библиографические ссылки
Береснев А. Г. Горячее изостатическое прессование для аддитивного производства // Аддитивные технологии. 2017. № 4. С. 44-48.
Агеев С. В., Гиршов В. Л. Горячее изостатическое прессование металлических порошков // Металлург. 2015. № 8. С. 18-21.
Агеев С. В., Гиршов В. Л. Горячее изостатическое прессование в порошковой металлургии // Металлообработка. Новые материалы и технологии производства. 2015. № 4 (88). С. 56-60.
Lewandowski J.J. and Seifi M. Metal additive manufacturing: A review of mechanical properties. Annual Review of Materials Research, 2016, 46, pp. 151-186.
Hrabe N. Fatigue properties of a titanium alloy (Ti-6Al-4V) fabricated via electron beam melting (EBM): Effects of internal defects and residual stress. International J. of Fatigue, 2017, vol. 94, pp. 202-210.
Структура и свойства литых лопаток авиационных двигателей из жаропрочного никелевого сплава ЖС26-ВИ после горячего изостатического прессования / П. Д. Жеманюк, В. В. Клочихин, Н. А. Лысенко, В. В. Наумик // Вестник двигателестроения. 2015. № 1. С. 139-145.
Процессы изостатического прессования : пер. с англ. / под ред. И. И. Папирова, Я. Д. Пахомова. М. : Металлургия, 1990. 193 с.
Влияние параметров селективного лазерного сплавления на образование пористости в синтезированном материале коррозионностойкой стали / Д. И. Сухов, П. Б. Мазалов, С. В. Неруш, Н. А Ходырев // Труды ВИАМ. 2017. № 8 (56). С. 34-44.
Белов Н. А., Белов В. Д. Влияние температуры горячего изостатического прессования отливок сплавов на основе γ-TiAl на фазовый состав и структуру // Известия вузов. ПМ и ФП. 2013. № 3. С. 49-53.
Kabaldin Y.G., Anosov M.S., Shatagin D.A. Evaluation of the mechanism of the destruction of metals based on approaches of artificial intelligence and fractal analysis. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2020, 709, 033076, IOP Publishing. doi:10.1088/1757-899X/709/3/033076.
Kim V.A., Mokritskii B.Y., Morozova A.V. Multifractal analysis of microstructures after laser treatment of steels. Solid state phenomena, 2020, vol. 299SSP, pp. 926-932.
Шумарова О. С., Корнилова Н. В. Автоматизация нахождения дефектов на основе фрактального анализа // Известия вузов. Поволжский регион. Технические науки. 2017. № 4 (44). С. 37-44.
Штофель О. А., Рабкина М. Д. Использование мультифрактального анализа для оценки свойств конструкционных сталей // Universum: технические науки. 2016. № 10 (31). С. 24-27.
Савенков Г. Г., Барахтин Б. К. Связь фрактальной размерности поверхности разрушения с комплексом стандартных характеристик материала на растяжение // ПМТФ. 2011. Т. 52, № 6. С. 177-184.
Синергетика и фракталы в материаловедении / В. С. Иванова, А. С. Баланкин, И. Ж. Бунин [и др.]. М. : Наука, 1994. 384 с.
Кузнецов П. В., Петракова И. В., Шрайбер Ю. Фрактальная размерность как характеристика усталости поликристаллов металлов // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7, № спец 1. С. 389-392.
Влияние технологии горячего изостатического прессования на структуру и свойства изделий из порошка жаропрочного сплава ВЖ159 / А. А., Хлыбов, Е. С. Беляев, А. Д. Рябцев, С. С. Беляева, Ю. А. Гетмановский, П. М. Явтушенко // Заготовительные производства в машиностроении. 2021. № 1 (19). С. 44-48.
Ким В. А., Башков О. В., Попкова А. А. Исследование структурных изменений при пластической деформации стали 20 // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. № 82(1). С. 32-36.
Цифровая обработка изображений металлографических микроструктур в среде MATLАВ. Методика / В. Н. Гадалов, О. В. Башков, И. В. Ворначева, А. В. Филонович // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). 2015. № 12 (21). С. 43-46.
Влияние технологии ГИП на структуру и свойства никелевого сплава ВЖ 159 / А. А. Хлыбов, Е. С. Беляев, А. Д. Рябцев, С. С. Беляева, Ю. А. Гетмановский, П. М. Явтушенко, Д. А. Рябов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2021. Т. 19, № 3. С. 75-83. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-3-75-83.
