Випуски $\rightarrow$ Том 25, випуск 3 (2024)

Пружня анізотропія зразків стопу Inconel 625, виготовлених 3D-друком

УСОВ В.В.$^1$, ШКАТУЛЯК Н.М.$^1$, ПАВЛЕНКО Д.В.$^2$, ІОВЧЕВ С.І.$^3$, ТКАЧ Д.В.$^2$

$^1$Південноукраїнський національний педагогічний університет ім. К.Д. Ушинського, вул. Старопортофранківська, 26, 65020 Одеса, Україна
$^2$Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна
$^3$Одеський національний морський університет, вул. Мечникова, 34, 65029 Одеса, Україна

Отримано 29.06.2024, остаточна версія 07.08.2024 Завантажити PDF logo PDF

Анотація
Залежно від орієнтації 3D-друку, досліджено анізотропію пружніх характеристик стопу Inconel 625, одержаного методом селективного лазерного спікання з порошків. Оцінено вплив вихідної комбінації порошків і подальшого термічного оброблення (після друку) на анізотропію пружніх характеристик стопу. Показано, що пропоновані оброблення можуть зменшити анізотропію пружніх характеристик стопу. На основі знання пружніх констант монокристалу й особливостей рентґенівської текстури наведено результати теоретичного оцінювання модулів пружности та зсуву, Пуассонова коефіцієнта й їхньої анізотропії в горизонтальному та вертикальному напрямках 3D-друку. Показано, що одержані теоретичні значення відрізняються на 6–10% від відповідних експериментальних значень. За допомогою оцінених пружніх характеристик та їхньої анізотропії можна більш точно розрахувати напружено-деформований стан, а також зробити ефективнішою стратегію 3D-друку складних деталів зі стопу Inconel 625.

Ключові слова: стоп Inconel 625, адитивне виробництво, селективне лазерне спікання, кристалографічна текстура, механічні властивості, пружня анізотропія.

DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.25.03.600

Citation: V.V. Usov, N.M. Shkatulyak, D.V. Pavlenko, S.I. Iovchev, and D.V. Tkach, The Elastic Anisotropy of Inconel 625 Alloy Samples Made with 3D Printing, Progress in Physics of Metals, 25, No. 3: 600–613 (2024)

Цитована література   
  1. D. Pavlenko, Y. Dvirnyk, and R. Przysowa, Aerospace, 8, No. 1: 1 (2021). https://doi.org/10.3390/aerospace8010001
  2. S. Yin, N. Fan, C. Huang, Y. Xie, C. Zhang, R. Lupoi, and W. Li, J. Mater. Sci. Technol., 170: 47 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.05.047
  3. V.G. Mishchenko and S.P. Sheyko, Steel Transl., 44, No. 12: 928 (2014). https://doi.org/10.3103/s0967091214120122
  4. J.-U. Lee, Y.-K. Kim, S.-M. Seo, and K.-A. Lee, Mater. Sci. Eng. A, 841: 143083 (2022). https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143083
  5. D. Pavlenko and А. Ovchinnikov, Mater. Sci., 51, No. 1: 52 (2015). https://dx.doi.org/10.1007/s11003-015-9809-9
  6. V.A. Boguslaev, V.K. Yatsenko, P.D. Zhemanyuk, G.V. Pukhalskaya, D.V. Pavlenko, and V.P. Ben, Otdelochno-Uprochnyayushchaya Obrabotka Detaley GTD [Finishing-Strengthening Treatment of Gas Turbine Engine Parts] (Zaporozh’ye: OAO ‘Motor Sich’: 2005) (in Russian).
  7. M. Jimenez, L. Romero, I.A. Dominguez, M. Espinosa, and M. Dominguez, Complexity, 2019: 9656938 (2019). https://doi.org/10.1155/2019/9656938
  8. B. Zhang, Y. Li, and Q. Bai, Chin. J. Mech. Eng., 30, No. 3: 515 (2017). https://doi.org/10.1007/s10033-017-0121-5
  9. A.M. Polyanskiy, V.A. Polyanskiy, A.K. Belyaev, and Y.A. Yakovlev, Acta Mech., 229: 4863 (2018). https://doi.org/10.1007/s00707-018-2262-8
  10. T. Obermayer, C. Krempaszky, and E. Werner, Metals, 12, No. 11: 1991 (2022). https://doi.org/10.3390/met12111991
  11. V.V. Usov, N.M. Shkatuliak, N.I. Rybak, M.O. Tsarenko, D.V. Pavlenko, D.V. Tkach, and O.O. Pedash, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 1: 111 (2023). https://doi.org/10.15407/mfint.45.01.0111
  12. H.L. Eiselstein and D.J. Tillack, The Invention and Definition of Alloy 625, Superalloys 718, 625 and Various Derivatives (Warrendale, Pennsylvania: 1991), p. 1. https://doi.org/10.7449/1991/Superalloys_1991_1_14
  13. N.O. Lysenko, O.O. Pedash, V.V. Klochykhin, and P.O. Kasai, Electrometallurgy Today, 4: 38 (2021). https://doi.org/10.37434/sem2021.04.06
  14. V.V. Usov, N.M. Shkatuliak, D.V. Pavlenko, and O.M. Tkachuk, Mater. Sci., 59: 414 (2023). https://doi.org/10.1007/s11003-024-00792-9
  15. P.R. Morris, J. Appl. Phys., 30, No. 5: 595 (1959). https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1702413
  16. Ya.D. Vishnyakov, Teoriya Obrazovaniya Tekstur v Metallakh i Splavakh [The Theory of Texture Formation in Metals and Alloys] (Moskva: Nauka: 1979) (in Russian).
  17. P. Aba-Perea, T. Pirling, P. Withers, J. Kelleher, S. Kabra, and M. Preuss, Mater. Des., 89, No. 5: 856 (2016). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.09.152
  18. J. Everaerts, C. Papadaki, W. Li, and A.M. Korsunsky, J. Mech. Phys. Solids, 131: 303 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmps.2019.07.011
  19. L. Zhang, R. Barrett, P. Cloetens, C. Detlefs, and M. Sanchez del Rio, J. Synchrotron Radiat., 21, No. 3: 507 (2014). https://doi.org/10.1107/S1600577514004962
  20. J.F. Nye, Physical Properties of Crystals: Their Representation by Tensors and Matrices (Oxford: Clarendon Press: 1985).
  21. J. Rossin, P. Leser, J.T. Benzing, C. Torbet, R.P. Dillon, S. Smith, S. Daly, and T.M. Pollock, NDT & E Int., 135: 102803 (2023). https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2023.102803
  22. J.M. Ortiz-Roldan, Phys. Chem. Chem. Phys., 20: 18647 (2018). https://www.rsc.org/suppdata/c8/cp/c8cp02591f/c8cp02591f1.pdf
  23. Z. Wang, A.D. Stoica, D. Ma, and A.M. Beese, Mater. Sci. Eng. A, 674: 406 (2016). https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.08.010
  24. S.P. Kumar, S. Elangovan, R. Mohanraj, and J.R. Ramakrishna, Mater. Today: Proc., 46, No. 17: 7892 (2021). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.566
  25. H.R. Javidrad and S. Salemi, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 107: 4597 (2020). https://doi.org/10.1007/s00170-020-05321-x
  26. Ni-Alloy IN625 / 2.4856 / B446. Material Data Sheet. https://www.slm-solutions.com/fileadmin/Content/Powder/MDS/MDS_Ni-Alloy_IN625_0819_EN.pdf
  27. G. Marchese, M. Lorusso, S. Parizia, E. Bassini, J.-W. Lee, F. Calignano, D. Manfredi, M. Terner, H.-U. Hong, D. Ugues, M. Lombardi, and S. Biamino, Mater. Sci. Eng. A, 729: 64 (2018). https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.05.044
  28. R.V.K. Honeycombe, The Plastic Deformation of Metals (London: Edward Arnold Ltd. Publ.: 1984). https://archive.org/details/plasticdeformati0000hone_c4v2/page/n5/mode/2up?view=theater
  29. J. Zhu, C. Shao, F. Lu, K. Feng, P. Liu, S. Chu, Y. Feng, H. Kokawa, and Z. Li, Scr. Mater., 221: 114945 (2022). https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.114945
  30. Md.A. Anam, Microstructure and Mechanical Properties of Selective Laser Melted Superalloy Inconel 625, Electronic Theses and Dissertations (2018), Paper 3029. https://doi.org/10.18297/etd/3029
  31. J.A. Gonzalez, J. Mireles, S.W. Stafford, M.A. Perez, C.A. Terrazas, and R.B. Wicker, J. Mater. Process. Technol., 264: 200 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.08.031

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України,