Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2019,  том 16,  №3, 399-406

 

А.А. Голубева, С.В. Коновалов, В.Г. Смелов, Е.А. Носова, К.А. Осинцев, Ю.В. Никитина

Градиентный анализ покрытия, полученного селективным лазерным сплавлением порошка жаропрочного сплава на титановую подложку

Самарский национальный исследовательский университет, ул. Московское шоссе, 34, 443086, Самара, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии тонких фольг выполнено исследование элементного состава и состояния дефектной субструктуры покрытия, полученного методом селективного лазерного сплавления порошка высокопрочного жаропрочного никелевого сплава ВВ751П (ХН56КВМТЮБ) на подложке из титанового сплава ВТ20. Покрытие было создано путем нанесения двух слоев порошка с помощью СЛС на установке SLM 280HL (среда инертного газа – азот, мощность лазерного излучения – 295 Вт, скорость сканирования – 710 мм/с, угол штриховки – 45 град). Исследование выявило формирование поликристаллической структуры. Морфология структуры спеченного слоя порошка практически не зависит от расстояния от поверхности спекания и характеризуется наличием кристаллитов, размеры которых изменяются от десятков нанометров до единиц микрометров. Методами микрорентгеноспектрального анализа выполнено исследования элементного состава. Установлено, что толщина спекаемого слоя порошка не превышает (100-120) мкм. Спеченный слой обогащен титаном и является неоднородным. На расстоянии (50-60) мкм от поверхности спекания выявляется максимум концентрации атомов Ni, Co, Cr, Nb. Анализ мест локализации химических элементов в покрытии выполнен методом картирования тонких фольг. Установлено неоднородное распределение атомов титана. Размеры кристаллитов, обогащенных титаном, изменяются в пределах от 100 нм до 500 нм. На глубине, превышающей ≈70 мкм атомы титана распределены в объеме спеченного слоя квазиравномерно. Выявлено неоднородное распределение атомов хрома, которые формируют протяженные прослойки вдоль границ субзеренной структуры. Области, обогащенные атомами никеля, располагаются в объеме зерен твердого раствора на основе α-титана и имеют размеры, изменяющиеся в пределах от 120 нм до 300 нм.

Ключевые слова: селективное лазерное сплавление, сплав ВВ751П, титановый сплав ВТ20, элементный состав, дефектная субструктура.

УДК 620.187

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.03.017


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 16, No.3 (2019) 399-406

 

A.A. Golubeva, S.V. Konovalov, V.G. Smelov, E.A. Nosova, K.A. Osintsev, Yu.V. Nikitina

Gradient analysis of the coating obtained by selective laser melting the powder of heat-resistant alloy on a titanium substrate

Samara National Research University, Moskovskoye shosse Str., 34, Samara, 443086, Russia

Elemental composition and state of the defective coating substructure obtained by selective laser melting of powder of high-strength heat-resistant nickel alloy BB751P (KhN56KVMTYUB) on a substrate of VT20 titanium alloy was studied by the methods of transmission electron diffraction microscopy of thin foils. The coating was created by applying two layers of powder using SLM on a SLM 280HL installation (inert gas medium – nitrogen, laser radiation power – 295 W, scanning speed – 710 mm/s, hatch angle – 45 degrees). The study revealed the formation of a polycrystalline structure. The morphology of the structure of the sintered powder layer is practically independent of the distance from the sintering surface and is characterized by the presence of crystallites whose sizes vary from tens of nanometers to units of micrometers. The methods of X-ray microspectral analysis performed studies of elemental composition. It was found that the thickness of the sintered powder layer does not exceed (100-120) mm. The sintered layer is enriched in titanium and is heterogeneous. At a distance of (50-60) μm from the sintering surface, the maximum concentration of Ni, Co, Cr, Nb atoms is revealed. The analysis of localization of chemical elements in the coating was performed by the method of mapping thin foils. An inhomogeneous distribution of titanium atoms is established. The sizes of crystallites enriched in titanium vary from 100 nm to 500 nm. At a depth exceeding ≈70 μm, titanium atoms are distributed quasi-uniformly in the volume of the sintered layer. An inhomogeneous distribution of chromium atoms that form extended layers along the boundaries of the subgrain structure is revealed. The regions enriched with nickel atoms are located in the volume of the grains of the solid solution based on α-titanium and have sizes ranging from 120 nm to 300 nm.

Keywords: selective laser melting, alloy VV751P, titanium alloy VT20, elemental composition, defect substructure.