Разработка ресурсосберегающей технологии производства сферических порошковых материалов из техногенных отходов машиностроения (стружки) и их использование в аддитивных технологиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Масайло Дмитрий Валерьевич

• Масайло Дмитрий Валерьевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Масайло Дмитрий Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................4

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.......................................................................10

1.1 Аддитивные технологии в промышленности....................................10

1.1.1 Селективное лазерное плавление.....................................................14

1.1.2 Газопорошковое прямое лазерное выращивание...........................17

1.2 Исходные материалы для аддитивных технологий.........................22

1.3 Выводы по главе. Постановка целей и задач исследования.........34

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ............................36

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МАШИНОСТРОЕНИЯ......48

3.1 Подготовка стружки...............................................................................48

3.2 Размол стружки........................................................................................49

3.2.1 Размол стружки из сплава ЭП648....................................................50

3.2.2 Размол стружки из сплава ЭИ961....................................................54

3.2.3 Размол стружки из сплава ВТ8.........................................................58

3.3 Рассев и плазменная сфероидизация порошка.................................63

3.3.1 Плазменная сфероидизация сплава ЭП648.....................................64

3.3.2 Плазменная сфероидизация сплава ЭИ961.....................................69

3.3.3 Плазменная сфероидизация сплава ВТ8..........................................74

3.4 Исследование порошков после сфероидизации...............................78

3.5 Удаление субмикронных и наноразмерных частиц с поверхности сфероидизированного порошка............................................................................84

3.6 Экономический расчет стоимости порошка, полученного из

техногенных отходов машиностроения............................................................85

3.7 Выводы по главе......................................................................................87

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ И ГАЗОПОРОШКОВОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ИЗ СФЕРОИДИЗИРОВАННОГО ПОРОШКА ЭИ961........................................89

4.1 Селективное лазерное плавление........................................................89

4.2 Газопорошковое прямое лазерное выращивание.............................92

4.3 Исследование состава, структуры и свойств образцов полученных СЛП и ГПЛВ..............................................................................................................97

4.4 Исследование влияния термической обработки на состав, структуру и свойства образцов, полученных СЛП и ГПЛВ........................... 103

4.5 Комбинированное использование аддитивных технологий....... 112

4.6 Высокотемпературные испытания образцов, полученных аддитивными технологиями............................................................................... 115

4.7 Выводы по главе....................................................................................117

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ...............................................119

5.1 Моделирование процесса селективного лазерного плавления и оптимизация изделия...........................................................................................119

5.2 Моделирование прочностных характеристик изделий,

получаемых аддитивными технологиями....................................................... 128

5.3 Изготовление изделия машиностроительного назначения комбинированием аддитивных технологий.................................................... 141

5.4 Выводы по главе....................................................................................142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................................................................144

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................146

введение

В настоящее время аддитивные технологии набирают все большую популярность при производстве деталей и изделий различного назначения практически во всех областях машиностроения. Они уже внедрились в такие области промышленности как дизайн, литье, медицина, двигателестроение, электроника и другие ключевые области промышленности. Этому способствует ряд преимуществ аддитивного производства:

- получение изделий сложной конфигурации, которые трудозатратно, либо вовсе невозможно получить при традиционном производстве (литье и/или механическая обработка);

- снижение веса за счет использования применения сетчатых конструкций и бионического дизайна;

- объединение деталей в один технологический узел, уменьшая временные затраты на производство отдельных частей и их сборку;

- сокращение времени и ресурсов для производства прототипов перспективных изделий;

- производить ремонт и восстановление изношенных или поврежденных частей изделий.

В тоже время у аддитивных технологий присутствует ряд недостатков, такие

как:

- высокая стоимость исходных материалов (порошков) в связи с жесткими предъявляемыми требованиями - форма частиц, гранулометрический состав, минимальное содержание вредных примесей и т.д.;

- необходимость пост обработки - отделение от платформы, термическая, механическая (при требованиях к шероховатости поверхности).

- «узкая» номенклатура сплавов на рынке.

В итоговой стоимости готового изделия, полученного аддитивными технологиями, стоимость исходного порошка может составлять до 30-50%. А при использовании сплавов специального назначения (монокристаллические,

интерметаллидные и др.) доходить и до 80%. В связи с этим, для ускорения внедрения аддитивных технологий в промышленность необходимо существенно снижать стоимость исходных материалов и, по возможности, расширить номенклатуру сплавов на рынке.

Цель работы: Разработка технологии переработки стружки для получения порошковых материалов сферической формы, с последующим их использованием в аддитивных технологиях.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Исследование режимов механического размола стружки различных типов сплавов для последующей плазменной сфероидизации.

2. Разработка режимов плазменной сфероидизации для получения порошков сферической формы, пригодных для использования в аддитивных технологиях.

3. Оценка и сопоставление результатов исследований по получению порошков сферической формы методом плазменной сфероидизации. Разработка практических рекомендаций.

4. Разработка режимов селективного лазерного плавления и газопорошкового прямого лазерного выращивания для получения образцов с минимальной пористостью.

5. Исследования структуры и свойств синтезированных образцов полученных аддитивными технологиями.

6. Исследование влияния термической обработки на структуру и механические характеристики образцов.

7. Разработка численной модели с целью прогнозирования механических характеристик образцов изготовленных аддитивными технологиями.

8. Оптимизация исходной модели с учетом особенностей аддитивного производства на основе моделирования послойного выращивания.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Установлена взаимосвязь между структурой, технологией и свойствами образцов, полученных из стружки жаропрочного сплава на основе железа ЭИ961. После термической обработки (закалки и отпуска) прочностные характеристики образцов полученных методом селективного лазерного плавление полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ 5949-75.

2. Разработана численная модель, позволяющая прогнозировать механические характеристик образцов изготовленных комбинированием аддитивных технологий.

3. Оптимизирована и изготовлена 3Э модель элемента ГТД с учетом особенностей послойного синтеза.

4. Установлено, что возможно проводить ремонт и восстановление поврежденных элементов изделий газопорошковым прямым лазерным выращиванием, без существенной деградации механических характеристик.

Методы исследования. Для получения порошка методом плазменной сфероидизации использовались три класса сплавов: на никелевой (ЭП648), железной (ЭИ961) и титановой (ВТ8) основе. Разработка режимов размола проводилась на современной мельнице аттриторного типа. отработка аддитивного изготовления образцов проводилась по технологиям селективного лазерного плавления и газопорошкового прямого лазерного выращивания. В работе применялись современные методы анализа химического и фазового состава, структуры и механических свойств, как при комнатной, так и при повышенной температуре. Моделирование процесса селективного лазерного плавления, оптимизация исходной модели и расчет механических характеристик проводились с помощью актуальных, на сегодняшний момент, программных пакетов.

Практическая значимость работы.

1. Разработана ресурсосберегающая технология полного технологического цикла изготовления изделий методами аддитивных технологий из порошка, полученного переработкой вторичного сырья.

2. Показана принципиальная возможность проведения ремонта и восстановления поврежденных элементов изделий газопорошковым прямым лазерным выращиванием с использованием порошков, полученных из стружки, без существенной деградации механических характеристик.

3. Продемонстрирована возможность комбинированного применения аддитивных технологий для получения изделий машиностроительного назначения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты исследований получения порошка сферической формы путем переработки стружки из сплавов на основе никеля, железа и титана.

2. Взаимосвязь структуры, технологии и свойств для образцов, полученных из вторичного сырья жаропрочного сплава на основе железа ЭИ 961.

3. Результаты влияния термической обработки на структуру и механические характеристики для образцов, полученных из жаропрочного сплава на основе железа ЭИ 961.

4. Результаты моделирования механических характеристик и процесса селективного лазерного плавления.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка ресурсосберегающей технологии производства сферических порошковых материалов из техногенных отходов машиностроения (стружки) и их использование в аддитивных технологиях»

Апробация работы.

основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях: международной научно-технической конференции Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ'2016, Санкт-Петербург, 2016); V Всероссийская молодежная школа-конференция "Современные проблемы металловедения" (СПМ'16, Севастополь, 2016); Научно-техническая конференция «Аддитивные технологии, материалы и конструкции» (Гродно, Беларусь, 2016); III, IV и IV Международная конференция «Аддитивные технологии: настоящее и

будущее» (Москва, 2017, 2018, 2019); Научно-технической конференции «Климовские чтения - 2016. Перспективные направления развития авиадвигателестроения» (СПб, 2016); II Международная научно-техническая конференция «Современные металлические материалы и технологии» (СММТ'17, Санкт-Петербург, 2017) 27 и 28 Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials (Brno, Czech Republic 2018, 2019).

Работа выполнена в соответствии с планом ПНИЭР «Новые цифровые технологии моделирования и создания функционально-градиентных материалов и конструкций для аддитивного производства деталей и узлов с переменными структурой, химическим составом и плотностью» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», соглашение №14.578.21.0245 от 26.09.2017 г.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 23 печатные работы в журналах, входящих в наукометрическую базу Scopus, зарегистрированы права на 1 изобретение, 2 полезных модели и 3 программы ЭВМ.

Личный вклад автора: Все изложенные в диссертационной работе результаты являются оригинальными и получены автором лично или при его непосредственном участии. Автором осуществлялось планирование и проведение экспериментов, обработка экспериментальных данных, анализ результатов экспериментов и их интерпретация.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы, содержит 158 машинописных листа текста, включая 108 рисунков, 32 таблицы, 130 наименований библиографических ссылок.

В первой главе на основании литературного обзора современной научно-технической литературы рассмотрены особенности аддитивного изготовления

изделий машиностроительного назначения. Представлены способы получения исходных порошковых материалов пригодных для использования в аддитивных технологиях. Проанализирован перспективный метод получения сферических порошков методом плазменной сфероидизации. В соответствии с изложенным сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе описывается основное технологическое оборудование, применяемое в ходе выполнения работы. описаны методики проведения экспериментальных исследований.

В третьей главе приведены результаты получения порошков сферической формы путем переработки техногенных отходов машиностроения (стружки). Разработаны режимы механического размола и плазменной сфероидизации для сплавов на никелевой, железной и титановой основе. Проведено исследование физико-технологических свойств полученных порошков.

В четвертой главе проводилась разработка режимов селективного лазерного плавления и газопорошкового прямого лазерного выращивания. Исследовались структура, фазовый состав и механические характеристики как в исходном состоянии, так и после различных режимов термической обработки.

В пятой главе проведено моделирование процесса селективного лазерного плавления. Оптимизирована модель и изготовлена деталь машиностроительного назначения. Разработана расчетная модель для прогнозирования механических характеристик при ремонте и восстановлении повреждённых элементов изделий газопорошковым прямым лазерным выращиванием. Продемонстрировано применение комбинированного аддитивного изготовления изделия машиностроительного назначения.

1. литературный обзор

1.1 Аддитивные технологии в промышленности.

Аддитивные технологии в настоящее время представляют все больший интерес у конструкторов в авиакосмической области, энергетическом машиностроении, кораблестроении и других ключевых областях современной промышленности. Это связано, в первую очередь, с возможностями процесса, а именно:

- создание изделий сложной формы с внутренними каналами охлаждения;

- сокращения производственного цикла;

- возможности восстановления и ремонта изделий.

Аддитивные технологии - обобщенное название технологий, предполагающих изготовление изделия по данным цифровой модели (или CAD-модели) методом послойного добавления (add, с английского - добавлять) материала [1, 2].

Формирование изделия происходит послойно, шаг за шагом, путем нанесения (тем или иным способом) слоя (того или иного) материала, отверждения или фиксации этого слоя в соответствии с конфигурацией сечения цифровой модели и соединения каждого последующего слоя с предыдущим [1, 2].

На рисунке 1.1 представлено распределение использования аддитивных технологий в мировой практике по отраслям промышленности.

Рисунок 1.1 - Использование аддитивных технологий по отраслям

промышленности [3].

Наибольший интерес к аддитивным технологиям проявляется в машиностроении и авиакосмической области, причем, по сравнению с 2017 годом, темпы внедрения выросли примерно на 2% [3]. Это связано с экономической целесообразностью применения послойного выращивания. В ряде случаев, аддитивные технологии оказываются менее дорогостоящие, чем традиционные методы (механическая обработка, литье, прокат), а также представляют конструкторам новые возможности, такие как применение топологической оптимизации, бионического дизайна, сетчатых структур.

Анализ использования аддитивных установок показывает, что РФ серьезно отстает от мировых лидеров, таких как США и Китай (рис. 1.2), но в тоже время демонстрирует рост по сравнению с предыдущими годами.

Рисунок 1.2 - Использование аддитивных установок странами [3].

Столь малое использование аддитивных технологий в РФ можно связать с рядом факторов, таких как: медленное внедрение регламентирующих документов, дороговизна использования. Если в первом случае на базе ФГУП «ВИАМ» был создан Технический комитет №182 [4], который занимается стандартизацией и сертификацией, то во втором, необходимо снижать стоимость использования и внедрения аддитивных технологий в части удешевления исходных материалов.

Аддитивные технологии условно можно классифицировать следующим образом:

- по исходным материалам: металлические, не металлические

- по виду исходного материала: жидкие, сыпучие, листовые, волокнистые;

- по способу формирования слоя;

- по методам отверждения или фиксации слоя [5-7].

В соответствии с ГОСТ Р 57558-2017/ISO/ASTM 52900:2015 [8] основными аддитивными технологиями, использующими порошковый материал, можно разделить на 2 класса:

1. Прямой подвод энергии и материала (directed energy deposition (далее DED)): Процесс, в котором энергия от внешнего источника (в данном случае лазерное излучение) используется для соединения материалов путем их сплавления в процессе нанесения (рис. 1.3 а);

2. Синтез на подложке (powder bed fusion (далее PBF)): Процесс, в котором энергия от внешнего источника (в данном случае лазерное излучение) используется для избирательного спекания/сплавления предварительно нанесенного слоя порошкового материала (рис. 1.3 б).

б.

Рисунок 1.3 - Схемы процессов аддитивного изготовления изделий использующие металлический порошок, где: а - прямой подвод энергии и материала [9], б - синтез на подложке [10].

У каждой технологии есть свои достоинства и недостатки. В таблице 1.1 приведены основные из них.

Таблица 1.1. Сравнительные характеристики процессов

Характеристика/процесс РББ БЕБ

Зона построения Ограничена Большая и изменяемая

Диаметр лазерного 0,1-0,5 мм 0,5-4,0 мм

пятна

Толщина слоя 50-100 мкм 100-1000 мкм

Скорость построения Невысокая, 1-5 см3/ч Высокая, 16-320 см3/ч

Поверхность построения Очень хорошая, шероховатость Яа=5-12 Грубая, шероховатость Яа=20-50 мкм, ^=150-

мкм, Кг=20-40 мкм 300 мкм, в зависимости от размера луча

Остаточные напряжения Высокие Высокие

Термическая обработка Термическая обработка для Термическая обработка

снятия напряжений, для снятия напряжений,

горячее изостатическое горячее изостатическое

прессование прессование

Химический состав Незначительное выгорание Незначительное

элементов выгорание элементов

Возможности Возможность построения Относительно простая

изделий со сложной геометрия с небольшим

геометрией с очень разрешением.

высоким разрешением, Ограничения при

построения внутренних построении внутренних

каналов. каналов.

Ремонт/восстановление Возможно только в Возможно, способен

ограниченных случаях (необходима наносить метал на любые поверхности.

горизонтальная поверхность)

Добавление металла на Невозможно Возможно. В

имеющиеся детали зависимости от

(наплавка) размеров возможна внутренняя наплавка

Построение функционально- Ограничено возможно Возможно без ограничений

градиентных

материалов

Мелкодисперсная Да Да

структура, высокие

механические свойства

Тп-БЙи синтез сплавов Да Да

Таким образом, для решения поставленных задач по изготовлению того или иного изделия необходимо детально подходить к выбору технологии, учитываю их особенности, ограничения, достоинства и недостатки.

1.1.1 Селективное лазерное плавление.

Как было указано ранее, синтез на подложке является обобщенным названием технологии. Пошагово, технология построения выглядит следующим образом:

- 3-D модель, с помощью специального программного обеспечения, разбивается на слои заданной толщины;

- на специальной платформе (подложке), формируется слой порошкового материала с помощью специального устройства (в зависимости от установки это может быть керамический нож, ракель или рекоутер);

- лазерный луч, в соответствии с созданным слоем, сканирует поверхность;

- повторение процесса от слоя к слою до полного построения изделия.

Селективное лазерное плавление (selective laser melting (далее СЛП)) одна из

разновидностей технологии PBF и использует металлические порошки в качестве исходного материала [11, 12]. За счет использования широкой номенклатуры сплавов, из которых получают металлические порошки, применение СЛП возможно во многих областях машиностроения, авиакосмической области [13], медицине [14-17].

Так, например, в авиакосмической области, где применяются жаропрочные сплавы, известны такие работы, где из порошков суперсплавов изготавливаются детали газотурбинного двигателя (рис. 1.4) [18-20]. Сплавы на титановой и железной основе, также находят применения в двигателестроении, но в узлах, где температура значительно ниже [21-24].

Рисунок 1.4 - Лопатки ГТД изготовленные методом СЛП [24].

Высокая геометрическая точность при СЛП, а также использование бионического дизайна и сетчатых конструкций являются основными преимуществами при изготовлении изделий машиностроительного назначения. Так, например, компания Mapal, один из лидеров по производству металлообрабатывающего инструмента внедрила технологии СЛП при производстве гидравлических патронов и сверел (рис. 1.5), тем самым существенно продлив срок службы инструмента и повысив скорости обработки [25].

Рисунок 1.5 - Сверло, произведенное метод СЛП [25].

Еще одним применением СЛП в машиностроении - изготовление пресс форм со сложными каналами охлаждения (рис. 1.6 а) [1, 26]. Также на рисунке 1.6 б представлена пресс форма для производства покрышек.

Рисунок 1.6 - Изготовление пресс форм, где а - с каналами охлаждения (произведено компанией 3D Systems [26]), б - пресс форма для производства покрышек (произведено компанией SLM Solution [27]).

Анализ литературных данных показывает высокие механических характеристик для образцов, полученных методом СЛП из различных сплавов (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Прочностные характеристики различных сплавов, полученных СЛП.

Материал Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Удлинение, %

Ti6Al4V [28] 865+50 972+50 10+1

Inconel 718 [29] 889+50 1137+50 19,2+1

Inconel 625 [30] 641+50 878+50 30+1

316L [31] 528+50 659+50 16,6+1

Высокие значения предела прочности и предела текучести связаны с особенностями структуры после СЛП. Быстрые скорости охлаждения формируют тонкую дендритную структуру (рис. 1.7), которая типична почти для всех сплавов, полученных методом СЛП [32-36].

Рисунок 1.7 - Структура образцов из сплава 1псопе1 718 полученных СЛП, где а - оптическое изображение [36], б - СЭМ изображение [29].

Стоит отметить, что во всех образцах наблюдается анизотропия свойств и связана, в первую очередь, с направлением кристаллизации [10, 37, 38]. Поэтому, после синтеза, необходимо проводить термическую обработку для выравнивания свойств по объему образца.

1.1.2 Газопорошковое прямое лазерное выращивание.

Прямой подвод энергии и материала (ЭЕЭ) обобщённое названия для целого класса технологий. Основные их различия заключаются в следующем:

- используемые исходные материалы: порошок, проволока;

- источник энергии: лазер, плазма, электрическая дуга.

При использовании проволоки геометрическая сложность изделий гораздо ниже, чем при использовании порошков, в то время как скорость процесса существенно увеличивается. Зачастую, использование порошка целесообразней в части минимизации расходов на механическую постобработку. Так же, установки использующие порошковые смеси более гибкие, то есть существует возможность проводить процесс выращивания под углом (в то время как при использовании проволоки наплавочная голова должна находиться строго перпендикулярно наплавляемой детали).

Газопорошковое прямое лазерное выращивание (далее ГПЛВ) представляет собой частный случай ЭБЭ, и как следует из названия, в качестве строительного материала используется металлический порошок, который подается в зону наплавления струей инертного газа.

Наплавочная голова - основной рабочий орган установок, работающих по принципу ГПЛВ, которая сочетает в себе множество систем: система фокусировки лазера, система охлаждения, система подачи материала и системы управления (датчики, камеры и т.д.). От технических характеристик наплавочной головы зависят множество факторов, таких как производительность, точность, геометрическая сложность изделия [39].

Основные отличия и особенности головы - подача порошка в зону оплавления. Наиболее популярные системы:

- боковая одноструйная - порошок подается сбоку. В результате наплавочный валик получается вытянутым. Процесс должен идти строго вертикально [40].

- многоструйная (обычно трех или четырех) - подача из нескольких трубок. Является развитым методом боковой подачи, обеспечивает симметрию подачи порошка относительно направления движения. Такой метод подачи не чувствителен к направлению передвижения относительно подачи порошка и допускает наклон головы в широких пределах, до 45 градусов от вертикали [41].

- коаксиальная - порошок подается коаксиально с лазерным лучом. Обеспечивает наиболее тонкий газопорошковый поток, а, следовательно, и валик. Высокий коэффициент используемого материала. Процесс должен идти строго вертикально [42].

Таким образом, наиболее перспективно выглядят головы с многоструйной подачей газопорошковой смеси.

В качестве манипулятора (устройства для перемещения наплавочной головы) могут выступать как промышленные роботы [43], так и портальные системы [44, 45]. При выборе манипулятора в аддитивной установке необходимо опираться на поставленную задачу. Робот более универсален и мобилен. Габариты

изготавливаемой детали могут быть неограниченными [46] (роботу могут добавляться дополнительные оси перемещения по вертикали и горизонтали (рис. 1.8)). Портальные системы менее инерционны, в следствии чего точность позиционирования и скорость отработки траектории наплавочной головы выше.

Рисунок 1.8 - Промышленный робот с дополнительными осями [46].

Последовательность выращивания ГПЛВ несколько отличается от СЛП. На подготовительном этапе формируется оптимальная стратегия перемещения манипулятора. Затем, в зависимости от материала подбираются параметры наплавки: мощность лазера, скорость перемещения, количество подаваемого порошка. Манипулятор отрабатывает траекторию движения и, слой за слоем, формирует изделие.

Этот метод, так же, как и метод СЛП, позволяет изготавливать изделия с особой микроструктурой, образующейся благодаря высоким скоростям кристаллизации металла [47-50]. На рисунке 1.9 представлена типичная структура, формирующаяся для большинства сплавов в процессе ГПЛВ.

Рисунок 1.9 - Структура образцов полученных ГПЛВ, где а - сплав М25 [47], б

- сплав [48].

Как и в технологии СЛП, при ГПЛВ выращивании образуется литая дендритная структура (для большинства сплавов), но немного грубее за счет большей микрованны расплава.

Технологией ГПЛВ возможно не только изготавливать детали различного назначения, но и проводить ремонт и восстановление изношенных частей изделий. Steffen Nowotny с соавторами в своей работе [51] показал возможность ремонта поврежденного титанового блиска с помощью ГПЛВ (рис. 1.10 а), а в работе Неруша С.В. с соавторами [52] представлен ремонт лопатки из жаропрочного сплава ЖС-32 ВИ (рис. 1.10 б)

Рисунок 1.10 - Ремонт и восстановление поврежденных элементов изделий методом ГПЛВ, где а - титановый блиск [51], б - лопатка ГТД [52].

В ГПЛВ возможно использовать множество материалов и сплавов на основе никеля, железа, титана и др. [53-57]. Образцы, полученные по этой технологии, имеют высокие механические характеристики (табл. 1.3).

Таблица 1.3. Прочностные характеристики различных сплавов, полученных ГПЛВ.

Материал Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа Удлинение, %

И6А14У [58] 1166+50 1321+50 2,0+1

1псопе1 718 [59] 1086+50 1408+50 12,0+1

1псопе1 625 [43] 458+50 752+50 24,1+1

316Ь [60] 464+50 531+50 7,5+1

По аналогии с СЛП процессом, при ГПЛВ наблюдается анизотропия свойств. Таким образом, необходимо проводить термическую обработку изделий после построения.

Помимо возможности проведения ремонта и восстановления изделий, установки, работающие по технологии ГПЛВ, позволяют выращивать градиентные материалы [61] с возможностью плавного перехода от одного материала к другому [62]. На рисунке 1.11 представлена схема получения градиентного образца. Гибкость системы позволяет оперативно менять соотношения компонентов при выращивании и добиться плавного перехода от одного материала к другому.

* 100° о компонента Б

у 20°о компонента А + 80° о компонента Б "V 40° о компонента А + 60° о компонента Б Ч 60° о компонента А + 40° о компонента Б у 80°о компонента А + 20°о компонента Б

" 100° о компонента А

Рисунок 1.11 - Получения градиентного образца методом ГПЛВ [62].

Для получения многокомпонентных систем за один технологический цикл, была разработана и запатентована сопловая голова, в которой одновременно можно подавать до 6 различных порошков [63].

Таким образом, технология ГПЛВ представляет большой интерес в машиностроительной, авиадвигателестроительной и других областях промышленности, за счет возможно изготовления крупногабаритных изделий, проведения ремонта и восстановления, а также создания градиентных материалов.

1.2 Исходные материалы для аддитивных технологий.

Различные компании производители машин для аддитивных технологий рекомендуют использовать только определенный перечень материалов, обычно поставляемой самой этой компанией. В разных установках используется порошки с различным гранулометрическим составом. Но тенденции по размеру используемых порошков примерно одна: для СЛП 10-60 мкм, для ГПЛВ 50-120 мкм. Тем не менее, для долговечности оборудования стоит придерживаться рекомендаций производителя.

Высокая стоимость исходных порошков обусловлена жесткими требованиями к ним, а именно:

- определенный гранулометрический состав;

- преимущественно сферическая форма;

- минимизация дефектов (наросты сателлиты, внутренняя пористость, химическая неоднородность).

Существуют различные виды производства порошков. Условно их можно разделить на два: механические и физико-химические. К физико-химическим относят методы, в которые реализуются физико-химические превращения при синтезе исходного сырья, такие как химическое восстановление, электролиз, диссоциация и др. [64-67]. К механическим методам можно отнести различные размолы в мельницах, а также диспергирование расплавов посредством струи газа или жидкости (атомизация) [2]. В итоге, на выходе получают округлые и сферические частицы. В следствии чего, около 90% порошков, пригодных для использования в аддитивных технологиях получают именно этим методом.

К основным видам диспергирования расплава относят следующие технологии:

- газовая атомизация;

- центробежная атомизация;

- плазменная атомизация.

Суть получения порошков газовой атомизацией заключается в следующем: в специальной плавильной камере металл расплавляется (в инертной среде или вакууме) и выливается в камеру, в которой струей инертного газа под высоким давлением происходит разрушения струи расплава. Одним из лидеров производства оборудования для газовой атомизации является компания ALD Vacuum Technologies [68], которая разработала несколько принципиальных схем атомизации, каждая из которых позволяет получать те или иные материалы требуемого качества. Технологию получения порошков с использованием машин для вакуумного плавления называют VIGA - Vacuum Induction Melt Inert Gas Atomization (рисунок 1.12). Атомайзеры типа VIGA применяются, в частности, для получения никелевых жаропрочных сплавов [2, 68, 69], но ограничены в возможностях получения титановых порошков и активных металлов.

Рисунок 1.12 - Схема процесса газовой атомизации в атомайзере VIGA [68].

Порошок, получаемый по такой технологии представлен на рисунке 1.13. Порошок имеет округлую форму. Видны множественные дефекты в виде наростов сателлитов.

Рисунок 1.13 - Фотография порошка, полученного газовой атомизацией.

Более совершенной технологией получения порошков газовой атомизацией - индукционная плавка электрода с распылением газом (EIGA - Electrode induction melting gas atomization). По такой технологии возможно получение порошков из титановых сплавов и активных материалов, так как в процессе отсутствуют керамические тигли. Принцип получения порошков в такой технологии основан на индукционном плавлении электрода с последующим разбиении капель инертным газом (рис. 1.14).

Рисунок 1.14 - Схема процесса атомизации по технологии ЕЮА [2].

Методы газовой атомизации позволяют получать мелкодисперсные порошки с округлой формой частиц (рисунок 1.13) при достаточно высокой производительности процесса с контролируемой дисперсностью порошка и обеспечивают высокий выход годного по фракции порошка [70-73], однако у данного типа методов имеется ряд недостатков. Так, частицы порошка, получаемые методами газовой атомизации, могут иметь внутреннюю пористость из-за

захлопывания инертного газа внутри частиц в процессе их кристаллизации. Кроме этого, существуют некоторые ограничения по получению порошков активных металлов, например, титановых сплавов, связанные с высокой активностью материала, а также имеются трудности при получении однородных по составу порошков, вызванные ликвацией [2, 73, 74]. Несмотря на недостатки порошков полученных газовой атомизацией, они активно используются в аддитивных технологиях [75-83], так как имеют удовлетворительную текучесть и насыпную плотность, а также относительно невысокую стоимость.

Наибольший интерес среди технологий центробежной атомизации представляют те технологии, которые позволяют получать порошки активных и тугоплавких металлов, являющихся наиболее ценными для аддитивных технологий. Технология REP - Rotating Electrode Process (метод вращающегося электрода) - предполагает распыление расплава, создаваемого электрической дугой между прутком материала и вольфрамовым электродом (рисунок 1.15). Главным достоинством технологии является полное исключение контакта расплава с тиглем и разливочными устройствами [2].

Рисунок 1.15 - Схема процесса REP [2].

Другим вариантом этой технологии является процесс PREP - Plasma Rotating Electrode Process, в соответствии с которым плавление прутка производят высокоскоростным потоком ионизированного инертного газа (рисунок 1.16).

Технологии REP и PREP применяют для получения особо чистых мелкодисперсных порошков сферической формы [2].

6

2 3

2

Рисунок 1.16 - Схема процесса PREP [2].

Так как в данном случае отсутствует контакт расплава с разливочными устройствами, то возможно получение чистых сферических порошков из активных металлов и их сплавов. Однако предварительно необходимо изготавливать прутки в форме электрода. При этом для обеспечения однородного химического состава прутков, необходимо осуществлять многостадийный переплав материала [2].

На рисунке 1.17 представлена фотография поверхности порошка. Форма частиц представляет собой идеальную сферу.

SEM HV: 20.0 KV WD: 15.00 mm | In........ MIRA3 TESCAN

View field: 144 pm Det: SE 20 Jim

SEM МАО: 1.50 kx Date(m/d/y): 04/28/16

Рисунок 1.17 - Фотография порошка полученного плазменной атомизацией.

Стоимость таких порошков крайне высока, и связана, прежде всего, с затратами на производство (дорогостоящие исходные материалы, высокие расходы электроэнергии, и газов).

Анализ рынка порошковых материалов показывает крайне низкую номенклатуру сплавов: 4-5 сплавов на никелевой основе, около 20 на железной и несколько на титановой основе. В основном это наиболее востребованные сплавы. Несмотря на то, что производители порошков указывают широкий выбор различных сплавов, их стоимость может превышать 1000 дол/кг, а срок поставки до полугода. Получение порошков из специальных сплавов требует временных и финансовых издержек, а качество самих порошков может быть низким.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Масайло Дмитрий Валерьевич, 2019 год

литература

1. Довбыш В. М., Забеднов П. В., Зленко М. А. Аддитивные технологии и изделия из металла //Библиотечка литейщика. - 2014. - №. 9. - С. 14-71.

2. Зленко М. А., Попович А. А., Мутылина И. Н. Аддитивные технологии в машиностроении // -Санкт-Петербург: Издательство политехнического университета. - 2013.

3. Wohler T. Wohler Report 2019 //Wohler Associates Inc. - 2019.

4. Технический комитет по стандартизации «Аддитивные технологии» ТК 182 [Электронный ресурс]: URL: http://viam.ru/tk_182.

5. Gibson I. et al. Additive manufacturing technologies. - New York Springer, 2014. - Т. 17.

6. Frazier W. E. Metal additive manufacturing: a review //Journal of Materials Engineering and Performance. - 2014. - Т. 23. - №. 6. - С. 1917-1928.

7. Wong K. V., Hernandez A. A review of additive manufacturing //ISRN Mechanical Engineering. - 2012. - Т. 2012.

8. ГОСТ Р. 57558-2017. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения // М.: Стандартинформ. - 2017.

9. Masaylo D. V. et al. Additive technology for manufacturing structurally-graded materials from the Inconel 625 nickel-based superalloy //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2018. - Т. 194. - №. 4. - С. 042013.

10. Popovich A. A. et al. Anisotropy of mechanical properties of products manufactured using selective laser melting of powdered materials //Russian Journal of Non-Ferrous Metals. - 2017. - Т. 58. - №. 4. - С. 389-395.

11. Polozov Igor, et al. Synthesis of Ti-5Al, Ti-6Al-7Nb, and Ti-22Al-25Nb alloys from elemental powders using powder-bed fusion additive manufacturing //Journal of Alloys and Compounds. 2018. - Т. 763. - С. 436-445.

12. Polozov, I., et al. In-situ synthesis of titanium alloys from elemental powders by laser additive manufacturing // METAL 2018 - 27th International Conference on Metallurgy and Materials, Conference Proceedings, 2018, Pages 1677-1684.

13. Popovich V. A., et al. Functionally graded Inconel 718 processed by additive manufacturing: Crystallographic texture, anisotropy of microstructure and mechanical properties //Materials & Design. 2017. - T. 114. - C. 441-449.

14. Popovich, A., Sufiiarov, V., Borisov, E., Polozov, I., Masaylo, D. Additive manufacturing of individual implants from titanium alloy // METAL 2016 - 25th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials, Conference Proceedings, 2016, Pages 659-663.

15. Popovich Anatoliy, Sufiiarov Vadim, Polozov Igor, Borisov Evgenii and y Masaylo Dmitri. Producing hip implants of titanium alloys by additive manufacturing //International Journal of Bioprinting. 2016. - T. 2. - №. 2. - C. 78-84.

16. Popovich A.A.,. Sufiiarov V.Sh, Polozov I.A., Borisov E.V.,. Masaylo D.V, Vopilovskiy P.N., Sharonov A.A., Tikhilov R.M.,. Tsybin A.V,. Kovalenko A.N, Bilyk S.S.. Use of additive techniques for preparing individual components of titanium alloy joint endoprostheses //Biomedical Engineering. 2016. - T. 50. - №. 3. - C. 202-205.

17. Borisov E., Popovich A., Sufiiarov V., Polozov I., Orlov A., Masaylo D., Sokolova V. Formation of Structure in Titanium Lightweight Structures Made by Selective Laser Melting //Materials Science Forum. - Trans Tech Publications, 2019. -T. 946. - C. 990-995.

18. Gasser A. et al. Laser Additive Manufacturing: Laser Metal Deposition (LMD) and Selective Laser Melting (SLM) in Turbo-Engine Applications //Laser Technik Journal. - 2010. - T. 7. - №. 2. - C. 58-63.

19. Pollock T. M., Tin S. Nickel-based superalloys for advanced turbine engines: chemistry, microstructure and properties //Journal of propulsion and power. - 2006. - T. 22. - №. 2. - C. 361-374.

20. Jia Q., Gu D. Selective laser melting additive manufacturing of Inconel 718 superalloy parts: Densification, microstructure and properties //Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - T. 585. - C. 713-721.

21. Caiazzo F. et al. Experimental analysis of Selective Laser Melting process for Ti-6Al-4V turbine blade manufacturing //XIX International Symposium on High-Power Laser Systems and Applications 2012. - International Society for Optics and Photonics, 2013. - Т. 8677. - С. 86771H.

22. Yap C. Y. et al. Review of selective laser melting: Materials and applications //Applied physics reviews. - 2015. - Т. 2. - №. 4. - С. 041101.

23. Popovich, A., Sufiiarov, V., Borisov, E., Polozov, I., Masaylo, D. Study of microstructure and properties of 316L steel after selective laser melting // METAL 2016 - 25th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials, Conference Proceedings, 2016, Pages 659-663.

24. Magerramova L., Vasilyev B., Kinzburskiy V. Novel designs of turbine blades for additive manufacturing //ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. - American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2016.

25. MAPAL TECHNOLOGY MAGAZINE [Электронный ресурс]. URL: www.mapal.com/fileadmin/00_PDF-Dateien/2_Aktuelles/Impulse/Impulse_58_e.pdf

26. 3D Systems [Электронный ресурс]. URL: http://3d-system.ru/

27. SLM Solution [Электронный ресурс]. URL: https://www.slm-solutions.com/

28. Uriondo A., Esperon-Miguez M., Perinpanayagam S. The present and future of additive manufacturing in the aerospace sector: A review of important aspects //Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. - 2015. - Т. 229. - №. 11. - С. 2132-2147.

29. Wang Z. et al. The microstructure and mechanical properties of deposited-IN718 by selective laser melting //Journal of Alloys and Compounds. - 2012. - Т. 513. -С. 518-523.

30. Wang P. et al. Microstructural characteristics and mechanical properties of carbon nanotube reinforced Inconel 625 parts fabricated by selective laser melting //Materials & Design. - 2016. - Т. 112. - С. 290-299.

31. Mertens A. et al. Mechanical properties of alloy Ti-6Al-4V and of stainless steel 316L processed by selective laser melting: influence of out-of-equilibrium microstructures //Powder Metallurgy. - 2014. - T. 57. - №. 3. - C. 184-189.

32. Popovich A. et al. Microstructure and mechanical properties of additive manufactured copper alloy //Materials Letters. 2016. - T. 179. - C. 38-41.

33. Popovich A. et al. Design and manufacturing of tailored microstructure with selective laser melting //Mater. Phys. Mech. 2018. - T. 38. - C. 1-10.

34. Agapovichev A.V. et al. The investigation of microstructure and mechanical properties of tool steel produced by selective laser melting technology //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2018. - T. 441. - №. 1. -C.012003.

35. Sufiyarov, V.Sh., Borisov, E.V., Polozov, I.A., Masailo, D.V. Control of structure formation in selective laser melting process // Tsvetnye Metally, 2018, Issue 7, Pages 68-74

36. Sufiiarov V.Sh., et al. The effect of layer thickness at selective laser melting //Procedia engineering. 2017. - T. 174. - C. 126-134.

37. Popovich V.A. et al. Impact of heat treatment on mechanical behaviour of Inconel 718 processed with tailored microstructure by selective laser melting //Materials & Design. 2017. - T. 131. - C. 12-22.

38. Popovich A.A., Masaylo D.V., Sufiiarov V.Sh., Borisov E.V., Polozov I.A., Bychenok V.A., Kinzhagulov I.Yu., Berkutov I.V., Ashikhin D.S., Il'inskii A.V. A laser ultrasonic technique for studying the properties of products manufactured by additive technologies //Russian Journal of Nondestructive Testing. 2016. - T. 52. - №. 6. - C. 303-309.

39. Leyens C., Beyer E. Innovations in laser cladding and direct laser metal deposition //Laser Surface Engineering. - Woodhead Publishing, 2015. - C. 181-192.

40. Gedda H. Energy redistribution during CO2 laser cladding //Analysis and Developn1ent of the Laser Cladding Process. - 2002. - C. 18.

41. Shi T. et al. Laser metal deposition with spatial variable orientation based on hollow-laser beam with internal powder feeding technology //Optics & Laser Technology. - 2017. - Т. 88. - С. 234-241.

42. De Oliveira U., Ocelik V., De Hosson J. T. M. Analysis of coaxial laser cladding processing conditions //Surface and Coatings Technology. - 2005. - Т. 197. -№. 2-3. - С. 127-136.

43. Masaylo D. et al. Laser cladding nickel based superalloy Inconel 625. METAL 2018-27th International Conference on Metallurgy and Materials //Conference Proceedings. - 2018. - С. 1618-1625.

44. Optomec [Электронный ресурс]. URL: https://www.optomec.com/3d-printed-metals/lens-printers

45. Beam [Электронный ресурс]. URL: https://www.beam-machines.com

46. AGT Robotics [Электронный ресурс]. URL: https://agtrobotics.com/home/

47. Lei J. et al. Enhanced corrosion and wear resistance properties of carbon fiber reinforced Ni-based composite coating by laser cladding //Surface and Coatings Technology. - 2018. - Т. 334. - С. 274-285.

48. Alvarez P. et al. Analysis of the Process Parameter Influence in Laser Cladding of 316L Stainless Steel //Journal of Manufacturing and Materials Processing. - 2018. -Т. 2. - №. 3. - С. 55.

49. Masaylo D.V. et al. A study of structural features of a gradient material from a heat-resistant nickel alloy produced by laser cladding //Metal Science and Heat Treatment. - 2019. - С. 1-6.

50. Masaylo D. V., Orlov A. V., Igoshin S. D. Effect of heat treatment on the structure and phase composition of a high-temperature nickel alloy obtained by laser cladding //Metal Science and Heat Treatment. 2019. - Т. 60. - №. 11-12. - С. 728-733.

51. Nowotny S. et al. Laser beam build-up welding: precision in repair, surface cladding, and direct 3D metal deposition //Journal of Thermal Spray Technology. - 2007. - Т. 16. - №. 3. - С. 344-348.

52. Неруш С. В. и др. Исследование технологии восстановления торца пера рабочей лопатки первой ступени турбины высокого давления (ТВД) из сплава

ЖС32-ВИ методом лазерной газопорошковой наплавки с применением металлического порошка сплава ЖС32-ВИ, изготовленного методом атомизации //Труды ВИАМ. - 2016. - №. 8 (44).

53. Weng F., Chen C., Yu H. Research status of laser cladding on titanium and its alloys: a review //Materials & Design. - 2014. - Т. 58. - С. 412-425.

54. Liu J. et al. Research and development status of laser cladding on magnesium alloys: A review //Optics and Lasers in Engineering. - 2017. - Т. 93. - С. 195-210.

55. Ming Q., Lim L. C., Chen Z. D. Laser cladding of nickel-based hardfacing alloys //Surface and Coatings Technology. - 1998. - Т. 106. - №. 2-3. - С. 174-182.

56. Zheng B., Liu Q. B., Zhang L. Y. Microstructure and properties of MoFeCrTiW high-entropy alloy coating prepared by laser cladding //Advanced Materials Research. -Trans Tech Publications, 2013. - Т. 820. - С. 63-66.

57. Zhan X. et al. The influence of heat input on the microstructure and solute segregation mechanism of invar alloy laser melting deposition process //Materials Research Express. - 2018. - Т. 5. - №. 11. - С. 116530.

58. Mertens A. et al. Ti alloys processed by selective laser melting and by laser cladding: microstructures and mechanical properties //Proc. 12 th European Conference on Space Structures, Materials and Environmental Testing, Noordwijk, The Netherlands (ESA SP-691. - 2012.

59. Lambarri J. et al. Microstructural and tensile characterization of Inconel 718 laser coatings for aeronautic components //Optics and Lasers in Engineering. - 2013. -Т. 51. - №. 7. - С. 813-821.

60. Логинова И. С. и др. Исследование влияния параметров процесса лазерной наплавки порошка стали 316L на структуру и механические свойства образцов //Технология легких сплавов. - 2016. - №. 4. - С. 5-11.

61. Патент РФ №189306 Устройство для лазерной обработки изделий / Попович А.А., Масайло Д.В., Суфияров В.Ш., Орлов А.В., Полозов И.А., Борисов Е.В. Опубликовано: 21.05.2019 Бюл. №15, 6 с.

62. Ocylok S., Weisheit A., Kelbassa I. Functionally graded multi-layers by laser cladding for increased wear and corrosion protection //Physics Procedia. - 2010. - Т. 5. - С. 359-367.

63. Патент РФ №187996 Сопловая головка для лазерной наплавки / Попович А.А., Масайло Д.В., Суфияров В.Ш. [и др].

64. Пивоваров Д. А., Голубчикова Ю. Ю., Ильин А. П. Получение порошков металлов и их оксидов термическим разложением оксалатов Cu, Ni, Co //Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2012. - Т. 321. - №. 3.

65. Lawley A. Physicochemical considerations in powder metallurgy //JOM. -1990. - Т. 42. - №. 4. - С. 12-14.

66. Wang H. Z. et al. A review on hydrogen production using aluminum and aluminum alloys //Renewable and sustainable energy reviews. - 2009. - Т. 13. - №. 4. -С. 845-853.

67. German R. M. et al. Powder metallurgy science. - Princeton, NJ : Metal Powder Industries Federation, 1984. - Т. 105.

68. ALD [Электронный ресурс]. URL: http://www.ald-vt.ru/

69. Popovich A., Sufiiarov V. Metal powder additive manufacturing //New Trends in 3D Printing. - IntechOpen, 2016.

70. Lagutkin S. et al. Atomization process for metal powder //Materials Science and Engineering: A. - 2004. - Т. 383. - №. 1. - С. 1-6.

71. Heidloff A. J. et al. Advanced gas atomization processing for Ti and Ti alloy powder manufacturing //Jom. - 2010. - Т. 62. - №. 5. - С. 35-41.

72. Chen G. et al. A comparative study of Ti-6Al-4V powders for additive manufacturing by gas atomization, plasma rotating electrode process and plasma atomization //Powder technology. - 2018. - Т. 333. - С. 38-46.

73. Москвичев Ю.П. и др. Гранульные композиты и эффективность их применения // Арматуростроение. 2011. Т. 70, No 1. С. 44-48.

74. Евгенов А.Г., Неруш С.В., Василенко С.А. Получение и опробование мелкодисперсного металлического порошка высокохромистого сплава на

никелевой основе применительно к лазерной LMD-наплавке // Труды ВИАМ. 2014. No 5. Ст. 01.

75. Slotwinski J. A., Garboczi E. J. Metrology needs for metal additive manufacturing powders //Jom. - 2015. - Т. 67. - №. 3. - С. 538-543.

76. Schade C. T., Murphy T. F., Walton C. Development of atomized powders for additive manufacturing //Powder Metallurgy Word Congress, Accessed on 2nd July. -2014.

77. Неруш С.В., Евгенов А.Г., Исследование мелкодисперсного металлического порошка жаропрочного сплава марки ЭП648-ВИ применительно к лазерной LMD-наплавке, а также оценка качества наплавки порошкового материала на никелевой основе на рабочие лопатки ТВД// Электронный научный журнал "Труды ВИАМ", 2014, №3. Ст. 01

78. Gharbi M. et al. Influence of various process conditions on surface finishes induced by the direct metal deposition laser technique on a Ti-6Al-4V alloy //Journal of Materials Processing Technology. - 2013. - Т. 213. - №. 5. - С. 791-800.

79. Dietrich S. et al. A new approach for a flexible powder production for additive manufacturing //Procedia Manufacturing. - 2016. - Т. 6. - С. 88-95.

80. Herzog D. et al. Additive manufacturing of metals //Acta Materialia. - 2016. -Т. 117. - С. 371-392.

81. Ahsan M. N. et al. A comparative study of laser direct metal deposition characteristics using gas and plasma-atomized Ti-6Al-4V powders //Materials Science and Engineering: A. - 2011. - Т. 528. - №. 25-26. - С. 7648-7657.

82. Базалеева К. О., Цветкова Е. В., Балакирев Э. В. Процессы рекристаллизации аустенитного сплава, полученного методом селективного лазерного плавления //Вестник Московского государственного технического университета им. НЭ Баумана. Серия «Машиностроение». - 2016. - №. 5 (110).

83. Каблов Е. Н. и др. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья

полимеров, наполненных металлическими порошками //Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2016. - №. 9 (678).

84. Tekna [Электронный ресурс]. URL: http://www.tekna.com/our-icp-technology.

85. Majewski T. Modification of W and Re powders by plasma technique // Solid State Phenomena. 2010. Vol. 165, pp. 130-135

86. Majewski T. Investigation of W-Re-Ni heavy alloys produced from plasma spheroidized powders // Solid State Phenomena. 2013. Vol. 199, pp. 448-453

87. Majewski T. Research of spheroidization processes of W-Re powders // Solid State Phenomena. 2013. Vol. 199, pp. 490-495

88. Gu Z., Ye G., Liu C., Tong H. RF induction plasma spheroidization of tungsten powders // Qiangjiguang Yu Lizishu/High Power Laser and Particle Beams. 2009. Vol. 21 (7), рр.1079-1082

89. Jiang X.-L., Boulos M. Induction plasma spheroidization of tungsten and molybdenum powders // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006, Vol. 16 (1), рр. 13-17

90. Bai L., Jin H., Yuan F., Li J. Application of radio-frequency induction thermal plasma in fine spherical powder preparation // Gaodianya Jishu/High Voltage Engineering. 2013. Vol. 39, pp. 1577-1583

91. Sheng Y., Hao J., Guo Z. Study on spheroidization of tungsten powders by RF plasma processing // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 295-297, рр. 135-139

92. Sheng Y., Hao J., Guo Z., Shao H., Huang H. Preparation of spherical tungsten powder by RF induction plasma // Xiyou Jinshu Cailiao Yu Gongcheng/Rare Metal Materials and Engineering. 2011. Vol. 40 (11), рр. 2033-2037

93. Li B., Sun Z., Jin H., Hu P., Yuan F. Fabrication of homogeneous tungsten porous matrix using spherical tungsten powders prepared by thermal plasma spheroidization process // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2016. Vol. 59, рр. 105-113

94. He J., Bai L., Jin H., Yuan F. Optimization of tungsten particles spheroidization with different size in thermal plasma reactor based on numerical simulation // Powder Technology. 2016. Vol. 302, pp. 288-297

95. Zhu H., Tong H., Cheng C., Liu N. Study on behaviors of tungsten powders in radio frequency thermal plasma // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2017. Vol. 66, pp. 76-82

96. Sheng Y., Guo Z., Hao J. Characterization of spherical molybdenum powders prepared by RF plasma processing // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 482-484, pp. 2563-2567

97. Liu X.-P., Wang K.-S., Hu P., Chen Q., Volinsky A.A. Spheroidization of molybdenum powder by radio frequency thermal plasma // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 22, pp. 1212-1218

98. Liu X., Wang K., Hu P., Chen Q. Preparation of dense spherical molybdenum powder with high purity via induction plasma // Xiyou Jinshu Cailiao Yu Gongcheng/Rare Metal Materials and Engineering. 2016. Vol. 45, pp. 1325-1329

99. Jin C., Cao W., Jun D., Wang W. Spheroidization of molybdenum powder by radio frequency thermal plasma // Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 2016. Vol. 11, pp. 883-889

100. Wang J.-J., Hao J.-J., Guo Z.-M. Study on spheroidization of niobium powders by RF plasma processing // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 442, pp. 22-26

101. Wang J.-J., Hao J.-J., Guo Z.-M., Wang Y.-M. Preparation of spherical niobium powder by RF induction plasma // Fenmo Yejin Cailiao Kexue yu Gongcheng/Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy. 2014. Vol. 19 (3), pp. 361-366

102. Wang J.-J., Hao J.-J., Guo Z.-M., Wang Y.-M. Preparation of spherical tungsten and titanium powders by RF induction plasma processing // Rare Metals. 2015. Vol. 34, pp. 431-435

103. Sheng Y.-W., Guo Z.-M., Hao J.-J., Yang D.-H. Effect of spheroidization of Ti-6Al-4V powder on characteristics and rheological behaviors of gelcasting slurry // Procedia Engineering. 2012, pp. 299-306

104. Sheng Y.-W., Guo Z.-M., Hao J.-J., Wang Y.-M. Characteristics of spherical Ti-6Al-4V powders prepared by RF plasma processing // Beijing Keji Daxue Xuebao/Journal of University of Science and Technology Beijing. Vol. 34 (2), pp. Pages 164-168

105. Roman Vert. High quality powder manufacturing and recycling by Induction Plasma Technology // Titanium Europe 2016.

106. Reijonen J. Unilizing metallic waste streams as raw material for powder-based additive manufacturing // Masters work, Lappeenranta University of Technology, 2016, p. 131.

107. Masaylo, D.V., Popovich, A.A., Orlov, A.V., Gyulikhandanov, E.L. // Investigation of the structure and mechanical characteristics of specimens made by laser cladding and selective laser melting processes of spheroidized iron based powder, Chernye Metally, 2019, Issue 4, Pages 73-77.

108. Либенсон Г.А., Лопатин В.Ю., Комарницкий Г.В. Процессы порошковой металлургии. В 2-х т. Т. 1. - М.: МИСИС, 2002. - 320 с.

109. Осокин Е.Н., Артемьева О.А. Процессы порошковой металлургии: курс лекций. Красноярск: ИПК СФУ, 2008. - 421 с.

110. ТУ 14-1-3046-80 Прутки из жаропрочного сплава ХН50ВМТЮБ-ВИ(ЭП648-ВИ) // М. 1980.

111. ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки (с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5) // М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.

112. ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки (с Изменением N 1) // М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

113. ГОСТ 8.777-2011 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Дисперсный состав аэрозолей и взвесей. Определение размеров частиц по дифракции лазерного излучения. М.: Стандартинформ, 2019

114. ISO 13320:2009 «Particle size analysis - Laser diffraction method» // SAI Global, 2009.

115. ГОСТ 20899-98 Порошки металлические. Определение текучести с помощью калиброванной воронки (прибора Холла) // М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

116. ГОСТ 19440-94 Порошки металлические Определение насыпной плотности // М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.

117. ГОСТ 22662-77 Порошки металлические. Методы седиментационного анализа // М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

118. ГОСТ 22524-77 Пикнометры стеклянные // М.: Издательство стандартов,

1985.

119. ГОСТ 12344-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода // М.: Стандартинформ, 2008.

120. ГОСТ 12345-2001 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы // М.: Стандартинформ, 2006.

121. ГОСТ 17745-90 Стали и сплавы. Методы определения газов // М.: Издательство стандартов, 1990

122. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение (с Изменениями N 1, 2, 3) // М.: Стандартинформ, 2008

123. Meier H., Haberland C. Experimental studies on selective laser melting of metallic parts (2008) Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 39, № 9, pp. 665-670. DOI: 10.1002/mawe.200800327

124. ГОСТ5949-75 Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3) // М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.

125. Масленков С. Б. Жаропрочные стали и сплавы: Справочник. -Металлургия, 1983.

126. Orlov A.V. et. al. Numerical simulation of the inelastic behavior of a structurally graded material // Letters on Materials. 2019. - Т. 9. - №. 1. - С. 97-102.

127. Orlov A.V. et. al. A novel approaches to components design additive manufacturing process //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2018. - Т. 194. - №. 2. - С. 022026.

128. Свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ № 2019610037 Программа управления процессом ремонта и восстановления штампов аддитивной технологией прямого газопорошкового лазерного выращивания / Опубликовано: 10.01.2019 Бюл. №1

129. Свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ № 2019662039 Программа управления процессом изготовления штампа прямым лазерным выращиванием из проволоки / Опубликовано: 16.09.2019 Бюл. №9

130. Свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ № 2019662226 Программа управления процессом изготовления штампа комбинированием методов аддитивных технологий / Опубликовано: 19.09.2019 Бюл. №9