Study of Microstructure Features and Properties of Metals Obtained by Hot Isostatic Pressing
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-4-4-10Keywords:
hot isostatic pressing, Cr12MoV, 08Cr18Ni10Ti, fractal dimension, relative densityAbstract
The aim of this research is to study the features of the structure and properties of alloys obtained using the technology of hot isostatic pressing (HIP) of metal powders. The study was carried out in the temperature range of interruption of the HIP cycle from 670 to 1150 °C on alloys 08Cr18Ni10Ti and Cr12MoV. For processing images of microstructures and assessing their fractal dimension, software has been developed in the MATLAB environment. The results of microstructural analysis of the metals under study showed that complete sintering of powders is observed at a HIP temperature of 1150 °C; at lower temperatures, pores and unsintered spherical particles of metal powder are observed in the microstructure of the alloys. The grain size of alloys obtained by HIP is determined, first of all, by the size of the initial fraction of the metal powder. Based on the results of evaluating the density of alloys obtained at different temperatures of the HIP, a relationship was established between the relative density of the alloy and the process temperature. Based on the results of fractal analysis, the relationship between the fractal dimensionality of the microstructure of the alloy and the HIP temperature and the relative density of the metals under study has been established. The obtained dependences are linear. The error in estimating the relative density from the obtained dependencies is, on average, 5 %. The data obtained in the course of the study make it possible to estimate the density of metals obtained by hot isostatic pressing of metal powders by evaluating the fractal dimension of the microstructure image.References
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.
