Структура и свойства титановых сплавов, формируемых при электронно-лучевом плавлении проволоки и последующих обработках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хань Цзэли

• Хань Цзэли
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Хань Цзэли

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Современное состояние и основные научные и технологические проблемы формирования структуры и свойств титановых сплавов, образующихся в условиях аддитивных производств

1.1 Развитие технологий аддитивного производства с применением титановых сплавов

1.1.1 Классификация методов 3D-печати металлами с применением концентрированных потоков энергии

1.1.2 Сравнительный анализ основных характеристик методов лазерного и электронно-лучевого сплавления металлов

1.1.3 Применение титановых сплавов в медицине

1.2 Исследование структуры и свойств титановых сплавов, образующихся при высокоэнергетическом воздействии в условиях аддитивных производств

1.2.1 Особенности процессов, определяющих структуру и свойства при взаимодействии металлов с концентрированными потоками энергии при печати

1.2.2 Особенности структуры, состава и свойств титановых сплавов, образующихся при послойном 3D-сплавлении

1.3 Возможности совершенствования структуры и свойств титановых сплавов, образующихся из проволоки при высокопроизводительной печати электронным лучом

1.3.1 Развитие аддитивных технологий печати проволокой и их особенности

1.3.2 Влияние различных методов дополнительных обработок на структуру и свойства напечатанных проволокой титановых сплавов

Выводы по главе

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

2.2 Приготовление объектов исследования методом электронно-лучевого сплавления проволоки

2.3 Неразрушающий контроль напечатанного изделия

2.4 Схема вырезки образцов

2.5 Контроль макроструктуры и дефектности

2.6 Исследование микроструктуры и химического состава

2.7 Измерение физико-механических свойств и механические испытания

2.7.1 Измерение твердости

2.7.2 Измерение модуля упругости ультразвуком

2.7.3 Измерение модуля упругости на установки AIS 3000HD

2.7.4 Измерение модуля упругости на микротвердомере DUH-211S

2.7.5 Измерение прочности и пластичности с оценкой развития деформационных процессов и механизмов разрушения

2.8 Термообработка для напечатанных деталей

2.9 Пучковая обработка на напечатанный сплав ВТ6св

Выводы по главе

Глава 3. Структурные особенности и физико-механические свойства титанового сплава при электронно-лучевом сплавлении проволоки ВТ6св

3.1 Условия при печати на водоохлаждаемой подложке

3.2 Контроль дефектов

3.3 Неоднородности структуры и анизотропии свойств сплава системы Ti-Al-V

3.3.1 Элементный анализ и структура

3.3.2 Анализ результатов измерения модуля упругости напечатанного титанового сплава

3.4 Влияние неоднородности структуры и анизотропии свойств на механические свойства

3.4.1 Влияние неоднородности структуры и анизотропии свойств на микротвердость

3.4.2 Влияние неоднородности структуры и анизотропии свойств на деформацию, прочность и пластичность сплава при растяжении и сжатии

Выводы по главе

Глава 4. Структуры крупных объектов и разработка технологии улучшений их свойств

4.1 Особенности условий при формировании сплава из проволоки ВТ6св при печати реальных объектов и их влияние на структуру объектов

4.2 Отработка режимов термической обработки и формирование базы исходных данных для расчёта прочностных характеристик сплава

4.2.1 Влияние режимов термической обработки на размер зерна

4.2.2 Влияние температуры термической обработки на свойства материала при выдержке в печи 1 час

4.2.3 Влияние продолжительности изотермической выдержки в печи на свойства материала при термической обработке

4.3 Модифицирование поверхности титанового сплава импульсной

ионно-пучковой обработкой

Выводы по главе

Глава 5. Практическое применение разработанных материалов и технологий

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложения

Приложение А - Свидетельство о государственной регистрации базы

данных

Приложение Б - Акт

Приложение В - Акт

Приложение Г - Акт

Приложение Д - Акт

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

В условиях стремительного развития аэрокосмической отрасли, высокотехнологичных производств и медицины потребности в разработке и технологиях изготовления высокоэффективных материалов являются определяющими. Титановые сплавы, благодаря их высокой прочности, низкой плотности, превосходной коррозионной стойкости и хорошей биосовместимости, находят широкое применение, как в промышленности, так и в медицине. С развитием аддитивных технологий (АТ) с применением металлов титановые сплавы заняли ведущие позиции по масштабам их исследования и применения. Связано это было не только с тем, что они позволяли уменьшить проблему обрабатываемости титановых сплавов, но и с тем, что появилась возможность изготавливать изделия сложной формы и строения, вплоть до пористых, сетчатых и облегчённых конструкций. Последнее является очень важным и актуальным для изготовления различных ортопедических и стоматологических имплантатов, эндопротезов, вспомогательных конструкций и специального инструмента. Использование в аддитивных производствах (АП) цифровых моделей изделия, позволяет решать важные задачи персонализированного изготовления медицинских объектов.

Из большого разнообразия методов аддитивных технологий для изготовления металлических изделий и из титана, в частности, получили методы селективного лазерного плавления порошка (СЛП/SLM/PBF) и прямого лазерного осаждения порошка (DED) и аналогичные методы на основе электронного луча, соответственно, электронно-лучевое плавление порошка (ЭЛП/ЕВМ) и прямое электронно-лучевое плавление порошка или проволоки (ПЭЛП/EBDED). Методы, основанные на применении лазера и электронного луча, имеют свои преимущества и недостатки. При этом применение вакуумных электроннолучевых технологий наиболее предпочтительно в случае легко окисляемых металлов, к которым

относится титан. Кроме того, следует принимать во внимание и различие во взаимодействии с материалами лазерного и электронного луча, что необходимо учитывать как при выборе источника энергии, так и при сравнении получаемых результатов. Несмотря на то, что обсуждаемые методы активно развиваются и применяются, на практике существует ряд проблем, которые всё-таки сдерживают их применение. К ним относятся образование неоднородной структуры, анизотропия и занижение физико-механических свойств в формирующемся материале в ходе послойного выращивания, что затрудняет достижение характеристик, устанавливаемых стандартами и техническими требованиями. Решение этих вопросов имеет большое научное значение, так как, как показывают исследования, в этом случае приходится решать проблему достижения оптимального соотношения прочности и пластичности материала путём регулирования его структурно-фазового состояния. В связи с этим актуальным является изучение особенностей процессов взаимодействия концентрированных потоков энергии с исходным материалом, процессов формо- и структурообразования при послойном сплавлении материала при печати и процессы, протекающие при последующем остывании изделия. Разработка различных методов, направленных на контроль структуры, свойств и их регулирования с помощью различных дополнительных воздействий и обработок, также является актуальной. Большое практическое значение имеет и тот факт, что разработка методов АТ, их применение в АП в последнее время проводится с использованием оборудования, созданного в Российской Федерации, что является актуальным не только с точки зрения экономической эффективности, но и для развития технологического суверенитета. В целом актуальность развития АТ, в том числе и на основе применения металлов, определена стратегией развития аддитивных технологий в Российской федерации на период до 2030 года. В этой связи, использование в качестве материала для электронно-лучевой печати проволочных фидстоков, представляется актуальным не только с точки зрения более удобного в применении в вакууме исходного материала, позволяющего

осуществлять, кроме того, процесс печати с повышенной производительностью, но и максимально использовать отечественный опыт, накопленный при развитии технологий сварки и наплавки электронным лучом с использованием собственных материалов.

Работа выполнена при финансовой поддержке программы ПИШ НИР -2024-016 Минобрнауки России Национального исследовательского Томского политехнического института.

Степень разработанности темы исследования

Технологии аддитивного производства для изготовления металлических изделий начали активно использоваться с 90-х годов прошлого столетия с появлением метода селективного лазерного спекания (СЛС). В Российской федерации процесс СЛС был впервые осуществлен Шишковским И.П. на созданной в 1998 году в Физическом институте им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) на экспериментально-технологической установке сплавления порошковых материалов. Хотя применение электронных лучей при сварке и наплавке применялись в СССР и за рубежом ещё в 80-е годы XX в., создание оборудования для аддитивных технологий началось в начале 2000-х годов. При этом следует обратить внимание, что именно электроннолучевые технологии продемонстрировали возможность эффективного применения проволоки в качестве строительного материала. Несмотря на то, что и лазерные и электронно-лучевые технологии активно применяются в АП на протяжении уже нескольких десятилетий интерес к ним в исследованиях и разработках характеризуется устойчивым динамическим ростом. Связано это не только с постоянным расширением областей применения АП путём использования всё новых материалов и изделий, но с потребностью постоянного повышения характеристик изготавливаемых изделий и эффективности самих процессов АТ. В целом можно отметить, что вопросам развития аддитивных технологий с применением металлов, посвящены работы научных коллективов Григорьянца А.Г., Туричина Г.А., Трушникова Д.Н., Коновалова С.В., Колчанова Д.С.,

Драгунова В.К., Панина В.Е., Колубаева Е.А., Лидера А.М., Шаркеева Ю.П., Балахонова Р.Р., Кривоносовой Е А. и др., а также зарубежных учёных Collings E. W., Welgovski M. St., Zhang Y., DebRoy T., Murr L. E., Edwards P., Liu Z., Qu X., Zhang Z., Fu Y.

Разработка электроннолучевого оборудования для наплавки и исследования происходящих при этом процессов проводилась в Институте прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) под руководством академика Панина В.Е. Специализированное оборудование для аддитивных технологий для печати проволокой начало создаваться в последнее десятилетие в Национальном исследовательском университете «МЭИ», Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ), Национальном исследовательском Томском политехническом университете (НИ ТПУ) и ИФПМ СО РАН. В МЭИ был выполнен комплекс работ по исследованию процессов стабилизации параметров процесса электроннолучевого аддитивного формообразования путём управления воздействием электронного луча на жидкую ванну расплава, а также за счёт применения способа управления мощностью пучка со стабилизацией температуры формируемого слоя. В НИ ТПУ на созданной модульной установке появилась возможность исследовать на одном источнике энергии особенности структуро- и формообразования металлических материалов, как в условиях сплавления порошковых материалов, так и сплавления проволокой. В ИФПМ СО РАН на разработанных установках для аддитивных технологий с применением проволоки проводились работы по использованию различных материалов и их синтезу in situ, а также изготовление из них реальных промышленных объектов. Исследования проводятся в научных коллективах Колубаева Е.А., Панина А.В., Тарасова С.Ю, Чумаевского А.В. и Астафуровой Е.Г. Возможности созданного оборудования и разрабатываемые технологии электронно-лучевой печати позволяют изготавливать изделия из титановых и других сплавов в интересах промышленности и медицины. Особо следует отметить и появление в последние

годы промышленного электронно-лучевого оборудования для печати проволокой создаваемого ООО «НПК ТЭТА» и ООО «Русатом - Аддитивные технологии».

В целом можно констатировать, что наибольшее внимание привлекается к изготовлению изделий из титановых сплавов с помощью лазерной и электронно-лучевой порошковых технологий аддитивного производства, при этом накоплен большой объём данных доступный для изучения влияния параметров процессов печати и последующих упрочняющих обработок на структурно-фазовое состояние и свойства формирующихся при печати сплавов.

В тоже время, как показывают исследования, изучение особенностей формирования структуры и свойств титановых сплавов, формирующихся при плавлении сварочной титановой проволоки ВТ6св электронным лучом в условиях высокопроизводительных АТ, изучено в меньшей степени, что затрудняет установление взаимосвязи между составом, структурными неоднородностями и геометрической анизотропией сплавов и физико-механическими свойствами, а также процессами деформации и разрушения. А это, в свою очередь, осложняет выявление ключевых параметров среди множества возможных параметров энергетического воздействия при технологических процессах печати и последующих обработок, существенно влияющих на структуру формирующегося сплава системы ТьЛ1-У при плавлении проволоки ВТ6св, определяющих прочность и пластичность исследуемого сплава, а значит и влияющих на их поведение при различных видах нагружения или последующих упрочняющих обработках. Отсутствие базы данных по прочностным свойствам титановых сплавов, сформировавшихся при электронно-лучевой печати, в широком диапазоне температур не позволяет назначать термические режимы при печати и выбирать наиболее оптимальные режимы при последующих упрочняющих обработках.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства титановых сплавов, формируемых при электронно-лучевом плавлении проволоки и последующих обработках»

Цель работы

Выявление особенностей организации структуры и формирования свойств титановых сплавов при электронно-лучевом проволочном аддитивном

производстве, установление взаимосвязи между анизотропией структуры, механическими свойствами, деформацией и разрушением титанового сплава и определение возможности управления его структурно-фазовым состоянием методами термической и пучковой обработок.

Идея работы заключается в том, что для выявления особенностей организации структуры и свойств титановых сплавов при электронно-лучевом плавлении проволоки в условиях АП использовать экспериментальные методы исследования воздействия концентрированных потоков энергии на титановые сплавы и методы изучения их свойств при формировании различных объектов.

Для достижения поставленной цели, в диссертации сформулированы и решены взаимосвязанные задачи:

1. Определить влияние условий сплавления проволоки ВТ6св при построении тонкостенных объектов на структуру и физико-механические свойства образующегося сплава. Провести сравнение установленных характеристик с характеристиками титановых сплавов системы Т^^-У, полученных традиционными методами и альтернативными аддитивными технологиями.

2. Установить влияние структурной неоднородности и геометрической анизотропии сформированного при печати объекта системы ТьЛ1-У на прочностные свойства, характер развития пластической деформации и разрушение при растяжении и сжатии.

3. Экспериментально исследовать структурно-фазовое состояние и механические свойства титанового сплава, сформировавшегося при печати объектов сложной геометрической формы с последующими термической и пучковой обработками, с оценкой механизмов деформации и разрушения.

4. На основе исследований сплавов, сформировавшихся при электронно-лучевой печати, обработанных в широком диапазоне режимов термической обработки, сформировать базу исходных данных для расчёта прочности на растяжение и относительного удлинения при разрыве материала,

полученного аддитивным способом из проволоки ВТ6св для прогнозирования его свойств после термообработки.

Научная новизна работы

1. Экспериментально исследованы особенности формирования структуры на различных масштабных уровнях и их влияния на упругие и прочностные свойства титанового сплава системы Т>Л1-У, образующегося в условиях электронно-лучевого воздействия мощностью 1-2 кВт при послойном плавлении проволоки.

2. Установлено влияние анизотропии свойств и структурной неоднородности сплава системы ТьЛ1-У на механизмы его деформации и разрушения, применяя лазерные методы корреляции изображений при деформации образцов, полученных с помощью электронно-лучевой печати проволокой.

3. Показана возможность регулирования пластичности и прочностных свойств титанового сплава системы ^-ЛЬУ за счет увеличения содержания а- или в-фазы на основе установленных зависимостей режимов термической обработки в широком диапазоне температур при различных способах электронно-лучевой печати объектов.

Теоретическая и практическая значимость работы

- На основе анализа структуры и свойств титановых сплавов, формирующихся при различных методах аддитивных технологий, установлены особенности формирования неоднородной структуры и анизотропии свойств титановых сплавов при сплавлении электронным лучом сварочной проволоки ВТ6св.

- В работе получены экспериментальные данные по влиянию режимов термообработки на структуру, фазовый состав и механические свойства сплава ВТ6св. Полученный результат способствует расширению технологической базы данных по проволочному электронно-лучевому аддитивному производству изделий из сплава ВТ6св и внедрению данной технологи в промышленное изготовление деталей.

- Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс в Отделении материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Национального исследовательского Томского политехнического университета совместно с Шэньянским политехническим университетом по образовательной дисциплине «Технологии модифицирования поверхности и нанесения покрытий» для бакалавров по направлению 15.01.00 Материаловедение и технологии материалов.

- В рамках созданного учебного плана по программе повышения квалификации «Электронно-лучевая 3D-печать» разработан модуль по термической обработке изделий из титанового сплава из сварочной проволоки ВТ6св.

- Результаты работы внедрены в виде технологических рекомендаций по внедрению аддитивных технологий при производстве медицинских изделий в компании ООО «Инженер центр».

- По результатам диссертационной работы было получено свидетельство о государственной регистрации базы данных, созданной для расчёта характеристик титанового сплава и возможности выбора наиболее подходящего метода термической обработки.

Методология и методы исследования

Методология диссертационной работы основана на том, что состав применяемой титановой сварочной проволоки, энергетические параметры электронного луча и геометрические характеристики формируемых при сплавлении объектов определяют структурно-фазовое состояние титанового сплава, которое обуславливает его физико-механические свойства. Исходя из этого, в работе были рассмотрены различные термические условия при формировании различных по форме и размерам объектов аддитивного производства с использованием электронно-лучевого вакуумного оборудования ИФПМ СО РАН. Исследование структурно-фазового состояния осуществлялось с использованием комплекса современных методов: рентгеновской компьютерной томографии,

оптической и электронной микроскопии, рентгено-флуорисцентного и рентгено-структурного анализов. В части исследования физико-механических свойств образующегося сплава для определения модуля упругости и твёрдости использовались различные методы индентирования и ультразвука; для исследования влияния структурных особенностей титанового сплава на характер деформации и разрушения при растяжении и сжатии использовалась лазерная оптическая система VIC-3D. Возможность совершенствования структуры и свойств титановых сплавов при печати проволокой изучалась при последующих термических обработках в широком диапазоне температур и времени обработки, а также при поверхностной импульсной ионно-пучковой обработке с помощью ионного ускорителя НИ ТПУ. Экспериментальные исследования с применением методов физического материаловедения проводились на базе Научно-образовательного инновационного центра «Наноматериалы и нанотехнологии» НИ ТПУ, поддержанного проектом Минобрнауки России № 075-15-2021-710 и Центра коллективного пользования Национального исследовательского Томского государсвенного университета (НИ ТГУ).

Положения, выносимые на защиту

1. При аддитивном электронно-лучевом способе печати проволокой сплава системы ТьЛ1^ с регулируемой мощностью пучка в диапазоне 1-2 кВт кристаллизация металла в поле теплового градиента приводит к формированию направленной структуры из первичных столбчатых зерен в-фазы, вытянутых в направлении отвода тепла и претерпевающих а-в превращение при охлаждении с образованием структуры с преобладанием пластин а-фазы, измельченных на границах между исходными зёрнами в-фазы.

2. Неоднородность структуры сплава системы Т>Л1^, формирующегося при послойном электронно-лучевом плавлении проволоки ВТ6св обуславливает различные механические свойства в направлении печати и направлении выращивания (модуль упругости, твёрдость и предел прочности различаются в диапазоне от 1,1 до 1,3 раза) и специфический механизм деформационного

поведения и разрушения при растяжении и сжатии, обусловленный ролью границ исходной в-фазы.

3. В аддитивно-полученном сплаве системы ТьЛ1-V увеличение длительности отжига в интервале температур от 350 °С до 850 °С приводит к увеличению пластичности в результате повышения содержания а-фазы, а в интервале температур от 950 °С до 1050 °С приводит к повышению предела прочности и предела текучести за счет повышения содержания в-фазы.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность представленных результатов определялась использованием современных аналитических методов исследования структуры материалов и оценки их свойств, воспроизводимостью экспериментальных данных, статистической обработкой результатов измерений, соответствием результатов исследований данным, полученным другими специалистами.

Апробация работы

Результаты работы представлены и обсуждены на следующих семинарах и конференциях: XIV Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы машиностроения СПМ» (г. Томск, 2021); XIII Всероссийская научно-практическая конференция студентов и учащейся молодежи «Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении» (г. Юрга, 2022); II Международная научно-практическая конференция «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов» (г. Томск, 2022); Международная конференция «Физическая мезомеханика материалов. Физические принципы формирования многоуровневой структуры и механизмы нелинейного поведения» (г. Томск, 2022); Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные материалы конструкционного и функционального назначения» (г. Томск, 2022); XXIII Международная научно-практическая конференция «Металлургия: технологии, инновации, качество». «Металлургия - 2022» (г. Новокузнецк, 2022); III Международная научно-практическая конференция «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов» (г. Томск, 2023); XX

Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, 2023); Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии» (г. Томск, 2023); XIV Китайско-Российско-Белорусский симпозиум «Перспективные плазменные технологии 2023» (г. Томск, 2023); Материалы II-V всероссийских школ и конференций «Аддитивные технологии: металлы, композиты и биоматериалы» (г. Москва, 2024); Международная конференция «Физическая мезомеханика материалов. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии «Физическая мезомеханика» (г. Томск, 2024); 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects «EFRE-2024» (г. Томск, 2024); Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные материалы конструкционного и функционального назначения» (г. Томск, 2024); XIII Всероссийская научная конференция с международным участием «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики» (г. Томск, 2024).

Личный вклад автора

Результаты, представленные в диссертационной работе, получены лично автором или в соавторстве с другими сотрудниками при его непосредственном участии. Диссертантом поставлена цель работы, сформулированы задачи, основные положения и выводы. Вклад Хань Цзэли заключался в проведении структурных исследований, измерение физико-механических свойств и проведении механических испытаний, оценке комплекса свойств материалов, обсуждении полученных данных, разработке рекомендаций по практическому применению результатов исследований, подготовке публикаций и материалов заявки на базу данных.

Публикации

Результаты исследований опубликованы в 17 научных публикациях, из них 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК; 2 статьи, в рецензируемых зарубежных издательствах индексируемых в международных базах данных Scopus и Web of Science; 12 публикаций в материалах научных конференций различного уровня, входящих в РИНЦ.

Соответствие паспорту специальности

Диссертационное исследование по своим целям, задачам, методам исследования, содержанию и научной новизне соответствует следующим пунктам Паспорта специальности 1.3.8. «Физика конденсированного состояния» (технические науки): П3. Экспериментальное исследование воздействия различных видов излучений, высокотемпературной плазмы на природу изменений физических свойств конденсированных веществ; П4. Разработка экспериментальных методов изучения физических свойств и создание физических основ промышленной технологии получения материалов с определенными свойствами; П6. Установление закономерностей влияния технологии получения и обработки материалов на их структуру, механические, химические и физические свойства, а также технологические свойства изделий, предназначенных для использования в различных областях промышленности и медицины; П7. Технические и технологические приложения физики конденсированного состояния.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы из 165 наименований и 5 приложений. Общий объём диссертации составляет 172 страницы, включая 64 рисунка и 20 таблиц.

Глава 1. Современное состояние и основные научные и технологические проблемы формирования структуры и свойств титановых сплавов, образующихся в условиях аддитивных производств

Металлы, применяемые в аддитивных производствах, широко изучаются различными исследователями на предмет структуры, процессов, характерных для АП, свойств формирующихся сплавов и их улучшение с помощью последующих обработок. При этом методы математического моделирования и машинного обучения активно применяются для ускорения выхода на оптимальные характеристики процессов и свойств образующихся сплавов и изделий. При этом, несмотря на то, что наиболее широко применяются методы селективного сплавления порошковых материалов с помощью лазера и электронного луча, применение сплавления проволоки с помощью электронного луча в вакууме занимает определённую нишу в исследованиях и разработках. Титан и его сплавы в этом случае занимает важнейшее место, так как востребован как в промышленности, так и медицине. Вместе с тем изученность процессов взаимодействия электронного луча при плавлении проволоки и сплавления слоёв при печати и самое главное особенностей структуры и свойств образующегося сплава и возможностей улучшения его структуры и свойств последующими обработками требуют дополнительных исследований.

1.1 Развитие технологий аддитивного производства с применением

титановых сплавов

1.1.1 Классификация методов 3D-печати металлами с применением концентрированных потоков энергии

Титан и его сплавы является очень востребованным материалом благодаря его специфической прочности, малому удельному весу, сверхвысокой коррозионной стойкости и исключительной биосовместимости. Особо следует отметить, что титановые сплавы имеют прочность сравнимую со сталями, но почти в 2 раза легче. Такие характеристики делают титановые сплавы идеальными для применения в авиационной и космической технике, энергетике, автомобилестроении и медицине. Вместе с тем хорошо известно, что титан и его сплавы относятся к труднообрабатываемым материалам вследствие таких их свойств, как низкая теплопроводность и т.д. В дополнение к вышесказанному, традиционные технологии имеют низкие значения использования материала при изготовлении изделий из титана, вследствие налипания или перемещения сплава при механической обработке [1, 2]. Появление и развитие методов аддитивных производств [3] открыли новые перспективы для эффективного применения титановых сплавов.

Созданные в 1980-м году методы аддитивного производства, заключающиеся в послойном построении трёхмерных объектов, изначально были сфокусированы на применении полимерных материалов и быстром прототипировании. С появлением в 1990-х годах метода селективного лазерного спекания, а затем и сплавления технологии аддитивного производства начали применяться при изготовлении металлических изделий сложной формы в США и Германии. При этом следует отметить, что в это же время активно развивались методы электронного лучевого плавления, сварки и наплавки, в том числе и в СССР и России [4, 5]. В Российской федерации процесс СЛП был впервые

осуществлен на созданной в 1998-м году в ФИАН экспериментально-технологической установке [6]. В начале XXI века методы аддитивных технологий или аддитивных производств с использованием металлов и их сплавов стали активно применяться для получения изделий, близких к конечной форме, используя лазерные и электронные лучи [7-18]. На примере данных о динамике роста числа научных публикаций и патентов в области лазерных аддитивных технологий (ЛАТ) за последние десятилетия, представленных на рисунке 1 а, можно констатировать об устойчивом интересе к их исследованию и внедрению [19]. Связано это не только с перспективой исключить механическую обработку и уменьшить отходы производства, что сказывалось на расширении областей применения аддитивных технологий (рисунок 1 б), но и с тем, что они открывали новые возможности по созданию изделий из материалов с уникальными свойствами, образующимися в ходе печати [17-25].

Рисунок 1 - Тенденции исследований и разработок, отраженные в публикациях и патентах по лазерной аддитивной технологии (ЛАТ) изготовления титановых сплавов (а); типичные области применения и концепции титановых сплавов,

изготовленных методом ЛАТ (б) [19]

Кроме того, расширение областей применения аддитивных технологий для изготовления различных объектов, требовало специальных исследований,

направленных на повышение свойств получаемых изделий и соответствия их требованиям стандартов и техническим условиям.

В соответствие с существующими типами классификации методов аддитивных технологий или SD-печати, следует отметить, что за рубежом используется классификация ASTM International (American Society for Testing and Materials) и стандарт ASTM F2792-12a. Согласно последнему, в 2015-м году аддитивные технологии разделены на 7 категорий [26]. В Российской Федерации классификация и сертификация в данной области регламентируется ГОСТ Р 57558-2017/ISO/ASTM 52900:2015 Аддитивные технологические процессы [27]. Согласно этому документу, аддитивные технологии также разделены на 7 типов. При этом следует отметить, что среди них только две технологии пригодны для работы с металлами.

Селективное сплавление (Selective Melting - SM), процесс селективного сплавления или спекания металлического порошка сфокусированным лазерным или электронным пучком (в настоящее время этот метод в англоязычной литературе преобразован в метод расплавления материала в заранее сформированном слое плавления порошков - Powder Bed Fusion (PBF) и для лазера и электронного луча, соответственно, Laser Powder Bed Fusion (LPBF) и Electron Beam Melting (EBM) (рисунок 2 а) [28]. В обоих случаях информация о формировании слоев генерируется в виде набора числовых команд с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР). Особенностью процесса является оплавление остросфокусированным лучом от источника нагрева в очень тонких слоях материала. Зоны сплавления контактируют с зонами не оплавленного порошка, который для повторного применения требует особой обработки. Причём наибольшее применение в отечественном производстве находят аддитивные технологии с использованием лазерных источников, что подтверждается ГОСТ Р 59036-2020 Аддитивные технологии. Производство на основе селективного лазерного сплавления металлических порошков [29].

Порошок

Подложка

\

Лазерный луч

Напечатанная деталь

Плавильная ^ ванна

а

б

Рисунок 2 - Технологии ЬРББ (а) [28], технологии ЕББЕБ^ЕБАМ (б)

В отличие от процессов, использующих лазерный луч, процессы с применением электронного луча осуществляются, как правило, в вакууме при давлении порядка 10-2-10-3 Па, что накладывает ряд технологических ограничений - порошок для построения должен быть из токопроводящих материалов, но в то же время использование металлического порошка с содержанием легкоиспаряющихся легирующих элементов (цинк, магний, литий) затруднительно ввиду опасности повышенного парообразования и ионизации с последующим развитием электрического пробоя.

Помимо нанесения порошка и его последующего сплавления, процесс включает дополнительную технологическую стадию, когда нанесенный порошок нагревается до температуры 600°С-900°С перед сплавлением с помощью расфокусированного электронного пучка. Это гарантирует нагрев сырья и образование перешейка между отдельными частицами металлического порошка, что предотвращает выдувание порошка благодаря взаимодействию электростатического поверхностного заряда металлического порошка с электронным лучом [30].

Прямой подвод энергии непосредственно в место построения (Directed Energy Deposition - DED), процесс послойного формирования изделия путем внесения строительного материала непосредственно в место подвода энергии. Это способ получил наибольшее распространение в аддитивных технологиях изготовления металлических изделий. В качестве источников высокоэнергетических пучков чаще всего применяются лазеры и электроннолучевые пушки - Laser Directed Energy Deposition (LDED) и Electron Beam Directed Energy Deposition/ Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing (EEBDED/WEBAM) (рисунок 2 б) [5, 7-9, 20-22, 30-34], а в отдельных случаях -дуговые разряды и газоразрядная плазма [30].

В случае печати методом прямого подвода энергии непосредственно в место построения принципиально важной является возможность использования исходного материала не только в виде порошка, но и проволоки или стержней.

В отличие от методов селективного сплавления, данные методы не имеют ограничений для построения изделия в пространстве при электронно-лучевом процессе создания предметов произвольной формы - electron-beam freeform fabrication (EBF3) [32, 35, 36]), что открывает большие возможности для обеспечения высокопроизводительных процессов печати металлами и сплавами.

В последнее время всё чаще обсуждается и технология проволочно-дугового аддитивного производства - Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) на основе холодного переноса металла - Cold Metal Transfer (CMT). Технология WAAM-CMT - это аддитивная технология, которая позволяет изготавливать металлические детали сложной формы путем послойного нанесения материалов, используя дугу в качестве источника нагрева и металлическую проволоку в качестве присадочного материала. Данная технология имеет преимущества в виде высокой скорости наплавки, высокого коэффициента использования материала, относительно низкой стоимости производства и оборудования, высокой гибкости оборудования и масштабируемости [39]. Однако, применительно к титановым сплавам данную технологию очевидно рассматривать рано, но применяемый при

этой технологии метод модуляции тока, снижающий тепловложение в ванну расплава, заслуживает внимание.

1.1.2 Сравнительный анализ основных характеристик методов лазерного и электронно-лучевого сплавления металлов

Основные параметры процессов печати, режимы обработки металла, а также температурные условия, в которых происходит формирование материала после оплавления, приведены в таблице 1 [31].

Таблица 1 - Параметры основных процессов печати металлами

Параметры или Спекание Наплавка Наплавка

процессы металлического металлического металлической

порошка порошка проволоки

лазерным и

электронным

лучом

Мощность источника, Вт 50-4000 400-10000 1000-15000

Скорость сканирования, мм/с 10-1000 6-60 5-50

Скорость осаждения, см3/ч 25-180 20-45 100 до >1000

Размер печати. ммхммхмм Максимум 800x400x500 Максимум 2000x1500x1000 Максимум 5000x3000x1000

Диаметр исходного сырья, мкм 15-60 (лазер), 45-105 (электронный лУч) 15-105 900-3000

Погрешность линейных размеров, мм 0,04-0,20 0,20 1-5

Шероховатость поверхности (среднеквадратичное отклонение поверхности 7-30 (лазер), 20-50 (электронный 1-60 45-200+; поверхность требует механической обработки

от среднего значения, мкм луч)

Толщина сплавляемого слоя, мкм 20-80 > 50 ~ 103

Скорость охлаждения при затвердевании, К/с 105-107 102-104 10М02

Градиент температуры, К/м 106-107 105-106 103-104

Скорость движения фронта кристаллизации, м/с 10-1-10 10-2-10-1 10-2-10-1

Из таблицы видно, что скорость сканирования, мощность источников, производительность процессов по материалу, размеры построения деталей и качество их поверхности варьируются в широком диапазоне. Это приводит к экстремально большим (на 5 порядков) изменениям возможных скоростей охлаждения и кристаллизации, а также образованию специфических температурных градиентов, недостижимых в случае обычных конвективных процессов [40]. Скорость охлаждения и тепловложение, обусловленные мощностью используемых источников, скоростями и геометрией перемещения лучей, влияют на формирующуюся микроструктуру и фазовые составляющие сплавов.

Поэтому для обеспечения высокого качества и надёжности изделия данные параметры требуют более тщательного контроля, чем в случае обычных процессов.

Несмотря на то, что лазерные технологии в АП занимают лидирующее положение, изначально наряду с ними развивались и АТ с применением электронных лучей [5, 7, 21, 23-25, 45-64]. Особо следует остановиться на рассмотрении методов 3D-печати металлами с использованием электронно-лучевых установок. Несмотря на то, что применение таких установок требует наличия вакуума, что создаёт определённые сложности в разработке оборудования и технологических процессов, такие методы 3D-печати заняли определённую нишу среди вышерассмотренных. Их безусловное преимущество -печать металлами, обладающими высокой склонностью к окислению, в первую очередь, это титановые сплавы и нержавеющие стали. Кроме того, осуществление металлургического процесса в вакууме способствует формированию сплавов и

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хань Цзэли, 2025 год

Список литературы

1. Ильин, А. А. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства : справочник / А. А. Ильин, Б. А. Колачёв, И. С. Полькин. - М. : ВИЛС-МАТИ, 2009. - 520 с.

2. Collings, E. W. The physical metallurgy of titanium alloys / E. W. Collings. -Metals Park, Ohio : American Society for Metals, 1984. - Vol. 3. - P. 2-4.

3. Dilberoglu, U. M. The role of additive manufacturing in the era of industry 4.0 / U. M. Dilberoglu, B. Gharehpapagh, U. Yaman, M. Dolen // Procedia Manufacturing.

- 2017. - Vol. 11. - P. 545-554.

4. Пат. 2205094 Российская Федерация, МПК B23K 9/04, B23K 15/00, B23K 35/32, B23K 35/368. Способ электронно-лучевой наплавки / Панин В. Е., Белюк С. И., Дураков В. Г., Клименов В. А., Гальченко Н. К., Самарцев В. П., Прибытков Г. А. ; заявитель и патентообладатель Томский институт физики прочности и материаловедения СО РАН. - № 2000107614/02 ; заявл. 30.03.2000 ; опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15.

5. Welgovski, M. St. Electron beam welding - Techniques and trends - Review / M. St. Welgovski, S. Blacha, A. Phillips // Vacuum. - 2016. - Vol. 130. - P. 72-92.

6. Шишковский, И. В. Основы аддитивных технологий высокого разрешения / И. В. Шишковский. - СПб. : Питер, 2016. - 400 с.

7. Gorsse, S. Additive manufacturing of metals: a brief review of the characteristic microstructures and properties of steels, Ti-6Al-4V and high-entropy alloys / S. Gorsse, C. Hutchinson, M. Goune, R. Banerjee // Science and Technology of Advanced Materials. - 2017. - Vol. 18, № 1. - P. 584-610.

8. Milevski, J. O. Additive manufacturing of metals: From fundamental technology to rocket nozzles, medical implants and custom jewelry / J. O. Milevski. -Springer, 2017. - 351 p.

9. Zhang, Y. Additive manufacturing of metallic materials: a review / Y. Zhang, L. Wu, X. Guo, S. Kane, Y. Deng, Y.-G. Jung, J.-H. Lee, J. Zhang // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2018. - Vol. 27, № 1. - P. 1-13.

10. DebRoy, T. Scientific, technological and economic issues in metal printing and their solutions / T. DebRoy, T. Mukherjee, J. O. Milewski [et al.] // Nature Materials.

- 2019. - Vol. 18. - P. 1026-1032.

11. Gusarov, A. V. Mechanisms of selective laser sintering and heat transfer in Ti powder / A. V. Gusarov // Rapid Prototyping Journal. - 2003. - Vol. 9, № 5. - P. 314326.

12. Ставертий, А. Я. Разработка и исследование технологии выращивания объектов методом коаксиального лазерного плавления порошковых материалов : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.07 / Ставертий Антон Яковлевич. - М., 2017. - 153 с.

13. Григорьянц, А. Г. Технологические процессы лазерной обработки / А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 664 с.

14. Григорьянц, А. Г. Селективное лазерное плавление металлических порошков, выращивание тонкостенных и сетчатых структур / А. Г. Григорьянц, Д. С. Колчанов, И. Е. Малов, Р. С. Третьяков // Технология машиностроения. - 2015.

- № 10. - С. 6-11.

15. Гуденко, А. В. Особенности формирования изделий методом электронно-лучевой наплавки / А. В. Гуденко, А. П. Слива, В. К. Драгунов, А. В. Щербаков // Сварочное производство. - 2018. - № 8. - С. 12-19.

16. Гапонова, Д. А. Повышение эффективности управления установкой электронно-лучевого аддитивного формообразования / Д. А. Гапонова, А. В. Щербаков, В. П. Рубцов, Р. Р. Клюшин // Промышленная энергетика. - 2019. - № 6.

- С. 7-13.

17. Turichin, G. A. Technological aspects of high speed direct laser deposition based on heterophase powder metallurgy / G. A. Turichin, O. G. Klimova, E. V. Zemlyakov [et al.] // Physics Procedia. - 2015. - Vol. 78. - P. 397-406.

18. Mendagaliev, R. V. Direct energy deposition of functionally graded layers for the Ti-Fe compound / R. V. Mendagaliev, S. Y. Ivanov, A. D. Evstifeev [et al.] // Vacuum. - 2024. - Vol. 219. - P. 112750.

19. Su, J. Recent innovations in laser additive manufacturing of titanium alloys / J. Su, F. Jiang, J. Teng [et al.] // International Journal of Extreme Manufacturing. - 2024. -Vol. 6. - P. 032001.

20. Azarniya, A. Additive manufacturing of Ti-6Al-4V parts through laser metal deposition (LMD): process, microstructure, and mechanical properties / A. Azarniya, X. G. Colera, M. J. Mirzaali [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 804. - P. 163-191.

21. Tavlovich, B. EBW and LBW of additive manufactured Ti6Al4V products / B. Tavlovich, A. Shirizly, R. Katz // Welding Journal. - 2018. - Vol. 97, № 6. - P. 179-190.

22. Edwards, P. Electron beam additive manufacturing of titanium components: properties and performance / P. Edwards, A. O'conner, M. Ramulu // Journal of Manufacturing Science and Engineering. - 2013. - Vol. 135, № 6. - P. 061016.

23. Murr, L. E. Metallurgy of additive manufacturing: Examples from electron beam melting / L. E. Murr // Additive Manufacturing. - 2015. - Vol. 5. - P. 40-53.

24. Zykova, A. Process control features of electron-beam additive manufacturing of austenitic stainless steel / A. Zykova, S. Nikonov, V. Utyaganova [et al.] // Procedia Structural Integrity. - 2020. - Vol. 30. - P. 216-223.

25. Chumaevskii, A. The structure organization and defect formation of Cu-Al system polymetallic materials produced by the electron-beam additive technology / A. Chumaevskii, T. Kalashnikova, A. Gusarova [et al.] // Proceedings of the 2020 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). - 2020. - P. 1294-1298.

26. ASTM F2792-12a. Standard terminology for additive manufacturing technologies. - West Conshohocken, PA : ASTM International, 2012.

27. ГОСТ Р 57558-2017. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения. - Введ. 2018-07-01. - М. : Стандартинформ, 2017.

28. Liu, Z. Additive manufacturing of metals: Microstructure evolution and multistage control / Z. Liu, D. Zhao, P. Wang [et al.] // Journal of Materials Science & Technology. - 2022. - Vol. 100. - P. 224-236.

29. ГОСТ Р 59036-2020. Производство на основе селективного лазерного сплавления металлических порошков. Общие положения. - Введ. 2021-07-01. -М. : Стандартинформ, 2020.

30. Fedorov, V. Powder and wire melting of titanium alloys by electron beam / V. Fedorov, V. Klimenov, R. Cherepanov, A. Batranin // Procedia Manufacturing. - 2019. -Vol. 37. - P. 584-591.

31. DebRoy, T. Metallurgy, mechanistic models and machine learning in metal printing / T. DebRoy, T. Mukherjee, H. L. Wei [et al.] // Nature Reviews Materials. -2020. - Vol. 6. - P. 48-68.

32. DebRoy, T. Additive manufacturing of metallic components - Process, structure and properties / T. DebRoy, H. L. Wei, J. S. Zuback [et al.] // Progress in Materials Science. - 2018. - Vol. 92. - P. 112-224.

33. Chekir, N. Laser wire deposition of a large Ti-6Al-4V space component / N. Chekir, J. J. Sixsmith, R. Tollett, M. Brochu // Welding Journal. - 2019. - Vol. 98, № 6. - P. 172-180.

34. Григорьянц, А. Г. Лазерная сварка металлов / А. Г. Григорьянц. - М. : Высшая школа, 1988. - 207 с.

35. Peleshenko, S. Analysis of the current state of additive welding technologies for manufacturing volume metallic products (Review) / S. Peleshenko, V. Korzhyk, O. Voitenko [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2017. - Vol. 3, № 1 (87). - P. 42-52.

36. Wang, J. Introduction of ternary alloying element in wire arc additive manufacturing of titanium aluminide intermetallic / J. Wang, Z. Pan, L. Wei [et al.] // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 27. - P. 236-245.

37. Taminger, K. M. Electron beam freeform fabrication for cost effective near -net shape manufacturing / K. M. Taminger // NATO RTO. - 2007. - AVT-139. - P. 1-10.

38. Tarasov, S. Y. Microstructural evolution and chemical corrosion of electron beam wire-feed additively manufactured AISI 304 stainless steel / S. Y. Tarasov, A. V. Filippov, N. N. Shamarin [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 803. - P. 364-370.

39. Semenchuk, V. M. Optimization of 3d-printing of bronze by wire-arc additive manufacturing / V. M. Semenchuk, A. V. Chumaevskii, K. V. Rubtsov [et al.] // Russian Physics Journal. - 2024. - Vol. 67. - P. 2034-2040.

40. Mukherjee, T. A digital twin for rapid qualification of 3D printed metallic components / T. Mukherjee, T. DebRoy // Applied Materials Today. - 2019. - Vol. 14. -P. 59-65.

41. Рыкалин, Н. Н. Основы электронно-лучевой обработки материалов / Н. Н. Рыкалин, И. В. Зуев, А. А. Углов. - М. : Машиностроение, 1978. - 246 с.

42. Liu, Z. Alloy design for laser powder bed fusion additive manufacturing: a critical review / Z. Liu, Q. Zhou, X. Liang [et al.] // International Journal of Extreme Manufacturing. - 2024. - Vol. 6. - P. 022002.

43. Scibior, A. Vanadium: Risks and possible benefits in the light of a comprehensive overview of its pharmacotoxicological mechanisms and

multi-applications with a summary of further research trends / A. Scibior, L. Pietrzyk, Z. Plewa, A. Skiba // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. - 2020. - Vol. 61. - P. 126508.

44. Issariyapat, A. Microstructure refinement and strengthening mechanisms of additively manufactured Ti-Zr alloys prepared from pre-mixed feedstock / A. Issariyapat, J. Huang, T. Teramae [et al.] // Additive Manufacturing. - 2023. - Vol. 73. - P. 103649.

45. Chumaevskii, A. Analysis of the structure and properties of as -built and heat-treated wire-feed electron beam additively manufactured (WEBAM) Ti-4Al-3V spherical pressure vessel / A. Chumaevskii, S. Tarasov, D. Gurianov [et al.] // Metals. -2024. - Vol. 14. - P. 1379.

46. Kamelina, K. D. Effect of heat input on the microstructure and phase composition of additively manufactured Ti-6Al-4V alloy / K. D. Kamelina, A. V. Panin, M. S. Syrtanov // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. - 2024. - Vol. 18. - P. 1495-1500.

47. Panin, A. Microstructure and mechanical behaviour of additive manufactured Ti-6Al-4V parts under tension / A. Panin, M. Kazachenok, A. Kolmakov [et al.] // EPJ Web of Conferences. - 2019. - Vol. 221. - P. 01037.

48. Klimenov, V. Influence of the coarse grain structure of a titanium alloy Ti-4Al-3V formed by wire-feed electron beam additive manufacturing on strain inhomogeneities and fracture / V. Klimenov, E. Kolubaev, K. Anatoly [et al.] // Materials. - 2023. - Vol. 16. - P. 3901.

49. Мышкина, А. В. Повышение механических свойств титановых заготовок, синтезированных аддитивной плазменной наплавкой, методами специальной термической обработки : дис. ... канд. техн. наук : 2.5.8 / Мышкина Альбина Васильевна. - Пермь, 2023. - 125 с.

50. Klimenov, V. A. Influence of anisotropy properties and structural inhomogeneity on elasticity and fracture of titanium alloys produced by electron-beam melting / V. A. Klimenov, E. A. Kolubaev, Z. Han [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2024. - Vol. 135. - P. 5575-5594.

51. Клименов, В. А. Модуль упругости и твердость титанового сплава, сформировавшегося в условиях электронного лучевого сплавления при 3D-печати проволокой / В. А. Клименов, Е. А. Колубаев, Ц. Хань [и др.] // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2023. - Т. 25, № 4. - С. 180201.

52. Юсупов, Р. И. От автоматизации и моделирования к машинному обучению в аддитивных технологиях металлических материалов / Р. И. Юсупов, В. В. Федоров, Р. О. Черепанов [и др.] // Современные проблемы машиностроения : сб. тр. XIV Междунар. науч.-техн. конф., Томск, 25-30 окт. 2021 г. - Томск : Изд-во ТПУ, 2021. - С. 119-120.

53. Хань, Ц. Разработка оборудования и технологии электроннолучевого сплавления / Ц. Хань, Р. И. Юсупов, В. В. Федоров // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении : сб. тр. XIII Всерос. науч.-практ. конф. для студентов и учащейся молодежи, Юрга, 07-09 апр. 2022 г. - Томск : Изд-во ТПУ,

2022. - С. 9-11.

54. Клименов, В. А. Применение методов физико-механических исследований и методов неразрушающего контроля при разработке аддитивных технологий с использованием титановых сплавов / В. А. Клименов, Е. А. Колубаев, А. А. Клопотов [и др.] // Физическая мезомеханика материалов. Физические принципы формирования многоуровневой структуры и механизмы нелинейного поведения : тез. докл. Междунар. конф., Томск, 2022 г. - Томск, 2022. - С. 430431.

55. Хань, Ц. Исследование физико-механических свойств титанового сплава ВТ6СВ, полученного методом электронно-лучевой плавки / Х. Цзэли, Ч. Сюй, Е. А. Даренская // Перспективные материалы конструкционного и функционального назначения : сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. молодеж. конф., Томск, 17-21 окт. 2022 г. / под ред. С. П. Буяковой. - Томск : Изд-во ТПУ, 2022. - С. 107-110.

56. Клименов, В. А. Особенности сплавления, структуро- и фазообразования и свойств порошковых и проволочных титановых сплавов, формирующихся в условиях аддитивных технологий / В. А. Клименов, В. В. Федоров, Р. О. Черепанов [и др.] // Металлургия: технологии, инновации, качество : тр. XXIII Междунар. науч.-практ. конф. : в 2 ч., Новокузнецк, 23-25 нояб. 2022 г. Ч. 2. -Новокузнецк : Изд-во СибГИУ, 2022. - С. 80-88.

57. Хань, Ц. Определение механических свойств титанового сплава методом инструментального индентирования / Ц. Хань, О. Б. Яременко, А. Е. Куранов // Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов : сб. докл. III Междунар. науч.-практ. конф., Томск, 25-27 апр. 2023 г. - Томск : Изд-во ТПУ,

2023. - С. 388-391.

58. Ли, Ш. Особенность формирования структуры титановых сплавов и возможность её изучения / Ш. Ли, Ц. Хань // Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов : сб. докл. III Междунар. науч.-практ. конф., Томск, 25-27 апр. 2023 г. - Томск : Изд-во ТПУ, 2023. - С. 533-536.

59. Клименов, В. А. Влияние анизотропии свойств и геометрической структурной неоднородности на упругие свойства и разрушение напечатанных сплавлением проволоки титановых сплавов / В. А. Клименов, Е. А. Колубаев, А. В. Чумаевский [и др.] // Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии : тез. докл. Междунар. конф., Томск, 11-14 сент. 2023 г. - Томск : ИФПМ СО РАН, 2023. - С. 460.

60. Klimenov, V. Up-to-date and prospect surface processing technologies of Ti alloys obtained by additive manufacturing / V. Klimenov, Zh. Kovalevskaya, V. Tarbokov, H. Zely // Perspective plasma technologies : abstract book of XIVth China-Russia-Belarus symposium, Tomsk, 11-14 Nov. 2023. - Tomsk : TPU Publ., 2023. - P. 10-11.

61. Клименов, В. А. Особенности структуры и свойств титанового сплава, формирующегося при электронно-лучевом сплавлении порошка или проволоки / В. А. Клименов, В. В. Федоров, Ц. Хань // Аддитивные технологии: металлы, композиты и биоматериалы : материалы II-V Всерос. школ и конф., Москва, 02 окт. 2019 г. - 29 2023 г. - М. : НИТУ «МИСИС», 2024. - С. 36-38.

62. Клименов, В. А. Влияние термообработки на микроструктуру изделий аддитивного производства из сплава ВТ6св / В. А. Клименов, Ц. Хань, Е. А. Колубаев [и др.] // Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии : тез. докл. Междунар. конф., Томск, 09-12 сент. 2024 г. - Томск, 2024. - С. 431-432.

63. Klimenov, V. Prospective surface treatment technologies for Ti alloys obtained by additive manufacturing / V. Klimenov, E. Kolubaev, A. Chumaevskii, V. Tarbokov, Z. Han // Abstracts at 9th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2024), Tomsk, 16-21 Sept. 2024. - Tomsk, 2024. - P. 296.

64. Хань, Ц. Влияние термообработки на микроструктуру и механические свойства сплава ВТ6СВ / Ц. Хань, М. Ци, М. Пань // Перспективные материалы конструкционного и функционального назначения : сб. науч. тр. Междунар.

науч.-техн. молодеж. конф., Томск, 21-25 окт. 2024 г. - Томск : Изд-во ТПУ, 2024. -С. 379-381.

65. Pushilina, N. S. Beam current effect on microstructure and properties of electron-beam-melted Ti-6Al-4V alloy / N. S. Pushilina, V. A. Klimenov, R. O. Cherepanov [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2019. - Vol. 28. - P. 6165-6173.

66. Rafi, H. K. Microstructures and mechanical properties of Ti6Al4V parts fabricated by selective laser melting and electron beam melting / H. K. Rafi, N. V. Karthik, H. Gong, T. L. Starr, B. E. Stucker // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2013. - Vol. 22. - P. 3872-3883.

67. Lavery, N. P. Sustainable design and manufacturing / N. P. Lavery // Springer.

- 2004. - P. 668-690.

68. Panin, A. V. Multiscale deformation of commercial titanium and Ti-6Al-4V alloy subjected to electron beam surface treatment / A. V. Panin, M. S. Kazachenok, O. B. Perevalova [et al.] // Physical Mesomechanics. - 2018. - Vol. 21. - P. 441-451.

69. Panin, V. E. The effect of nanoscale mesoscopic structural states associated with lattice curvature on the mechanical behavior of Ti-6Al-4V alloy / V. E. Panin, I. A. Shulepov, A. V. Panin, O. B. Perevalova, I. V. Vlasov // Physical Mesomechanics. -2020. - Vol. 23. - P. 457-465.

70. Panin, A. Continuous electron beam post-treatment of EBF3-fabricated Ti-6Al-4V parts / A. Panin, M. Kazachenok, O. Perevalova, S. Martynov, A. Panina, E. Sklyarova // Metals. - 2019. - Vol. 9. - P. 699.

71. Kou, S. Welding metallurgy / S. Kou. - 2nd ed. - Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, 2003. - 466 p.

72. Zhang, T. In situ design of advanced titanium alloy with concentration modulations by additive manufacturing / T. Zhang, Z. Huang, T. Yang [et al.] // Science.

- 2021. - Vol. 374. - P. 478-482.

73. Zhang, F. Effect of heat treatment on the microstructural evolution of a nickel-based superalloy additive-manufactured by laser powder bed fusion / F. Zhang, L. E. Levine, A. J. Allen [et al.] // Acta Materialia. - 2018. - Vol. 152. - P. 200-214.

74. Sun, Z. Numerical modelling of heat transfer, mass transport and microstructure formation in a high deposition rate laser directed energy deposition process / Z. Sun, W. Guo, L. Li // Additive Manufacturing. - 2020. - Vol. 33. - P. 101175.

75. Zhang, J. A novel crack-free Ti-modified Al-Cu-Mg alloy designed for selective laser melting / J. Zhang, J. Gao, B. Song [et al.] // Additive Manufacturing. -2021. - Vol. 38. - P. 101829.

76. Yadollahi, A. Effects of building orientation and heat treatment on fatigue behavior of selective laser melted 17-4 PH stainless steel / A. Yadollahi, N. Shamsaei, S. M. Thompson, A. Elwany, L. Bian // International Journal of Fatigue. - 2017. - Vol. 94.

- P. 218-235.

77. Ducato, A. An automated visual inspection system for the classification of the phases of Ti-6Al-4V titanium alloy / A. Ducato, L. Fratini, M. La Cascia, G. Mazzola // Computer Analysis of Images and Patterns / R. Wilson, E. Hancock, A. Bors, W. Smith (Eds.). - Berlin, Heidelberg : Springer, 2013. - Vol. 8048. - P. 362-369.

78. Ahmed, T. Phase transformations during cooling in a + P titanium alloys / T. Ahmed, H. J. Rack // Materials Science and Engineering: A. - 1998. - Vol. 243, № 1-2.

- P. 206-211.

79. Zhang, T. Design of titanium alloys by additive manufacturing: a critical review / T. Zhang, C.-T. Liu // Advanced Powder Materials. - 2022. - Vol. 1. - P. 100014.

80. Lu, S. L. Tailoring hierarchical microstructures to improve the strength and plasticity of a laser powder bed fusion additively manufactured Ti-6Al-4V alloy / S. L. Lu, Z. J. Zhang, R. Liu [et al.] // Additive Manufacturing. - 2023. - Vol. 71. - P. 103603.

81. Chen, M. Microstructural engineering of a dual-phase Ti-Al-V-Fe alloy via in situ alloying during laser powder bed fusion / M. Chen, S. Van Petegem, Z. Zou [et al.] // Additive Manufacturing. - 2022. - Vol. 59. - P. 103173.

82. Oh, S. A. High speed synchrotron X-ray diffraction experiments resolve microstructure and phase transformation in laser processed Ti-6Al-4V / S. A. Oh, R. E. Lim, J. W. Aroh [et al.] // Materials Research Letters. - 2021. - Vol. 9, № 9. - P. 429436.

83. Chlebus, E. Microstructure and mechanical behaviour of Ti-6Al-7Nb alloy produced by selective laser melting / E. Chlebus, B. Kuznicka, T. Kurzynowski, B. Dybala // Materials Characterization. - 2011. - Vol. 62. - P. 488-495.

84. Hao, Y. L. Biomedical titanium alloys and their additive manufacturing / Y. L. Hao, S. J. Li, R. Yang // Rare Metals. - 2016. - Vol. 35, № 9. - P. 661-671.

85. Wysocki, B. Laser and electron beam additive manufacturing methods of fabricating titanium bone implants / B. Wysocki, P. Maj, R. Sitek [et al.] // Applied Sciences. - 2017. - Vol. 7, № 7. - Art. 657.

86. Zhai, Y. Microstructure, static properties, and fatigue crack growth mechanisms in Ti-6Al-4V fabricated by additive manufacturing: LENS and EBM / Y. Zhai, H. Galarraga, D. A. Lados // Engineering Failure Analysis. - 2016. - Vol. 69. - P. 3-14.

87. Safdar, A. Evaluation of microstructural development in electron beam melted Ti-6Al-4V / A. Safdar, L. Y. Wei, A. Snis, Z. Lai // Materials Characterization. - 2012. -Vol. 65. - P. 8-15.

88. Galarraga, H. Effects of the microstructure and porosity on properties of Ti-6Al-4V ELI alloy fabricated by electron beam melting (EBM) / H. Galarraga, D. A. Lados, R. R. Dehoff [et al.] // Additive Manufacturing. - 2016. - Vol. 10. - P. 47-57.

89. Koike, M. Evaluation of titanium alloys fabricated using rapid prototyping technologies-electron beam melting and laser beam melting / M. Koike, P. Greer, K. Owen [et al.] // Materials. - 2011. - Vol. 4, № 10. - P. 1776-1792.

90. Ali, H. In-situ residual stress reduction, martensitic decomposition and mechanical properties enhancement through high temperature powder bed pre -heating of selective laser melted Ti6Al4V / H. Ali, L. Ma, H. Ghadbeigi, K. Mumtaz // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 695. - P. 211-220.

91. Vrancken, B. Preheating of selective laser melted Ti6Al4V: microstructure and mechanical properties / B. Vrancken, S. Buls, J. Kruth, J. V. Humbeeck // Proceedings of the 13th World Conference on Titanium / eds.: V. Venkatesh, A. L. Pilchak, J. E. Allison [et al.]. - Wiley, 2016. - P. 1269-1277.

92. Yao, Z. Rapid Accomplishment of Strength/Ductility Synergy for Additively Manufactured Ti-6Al-4V Facilitated by Machine Learning / Z. Yao, X. Jia, J. Yu, M. Yang, C. Huang, Z. Yang, C. Wang, T. Yang, S. Wang, R. Shi [et al.] // Materials & Design. - 2023. - Vol. 225. - P. 111559.

93. Semiatin, S. L. A Heat Treatment to Produce a Coarse-a-Particle Size in Ti-6Al-4V / S. L. Semiatin, N. C. Levkulich, E. J. Payton, A. L. Pilchak // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2022. - Vol. 53. - P. 3823-3826.

94. Popovich, A. Producing Hip Implants of Titanium Alloys by Additive Manufacturing / A. Popovich, V. Sufiiarov, I. Polozov, E. Borisov, D. Masaylo // International Journal of Bioprinting. - 2016. - Vol. 2. - P. 78.

95. ASTM F2924-14 Standard Specification for Additive Manufacturing Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium with Powder Bed Fusion. - USA : ASTM International, 2014.

96. ISO 5832-3:2021 Implants for surgery - Metallic materials - Part 3: Wrought titanium 6-aluminum-4vanadium alloy. - Switzerland : International Organization for Standardization, 2021.

97. Taminger, K. M. B. Electron beam freeform fabrication: a rapid metal deposition process / K. M. B. Taminger, R. A. Hafley // Proceedings of the Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium. - 2003. - P. 104-111. -URL: https://clck.ru/3MAqjX (дата обращения: 20.04.2024).

98. Taminger, K. M. B. Electron beam freeform fabrication for cost effective near-net shape manufacturing / K. M. B. Taminger, R. A. Hafley // NATO RTO AVT-139 Specialists' Meeting on Cost Effective Manufacture via Net Shape Processing.

- 2006. - URL: https://clck.ru/3MArCm (дата обращения: 20.04.2024).

99. Patent United States No.US 10,695,835 B2 «Method and System for manufacturing of three dimensional objects». - 2020.

100. Zalameda, J. N. Thermal Imaging for Assessment of Electron-Beam Free Form Fabrication (EBF3) Additive Manufacturing Welds / J. N. Zalameda, E. R. Burke, R. A. Hafley, K. M. B. Taminger, A. Brewer, R. E. Martin, C. S. Domack // NASA Technical Memorandum. - 2013. - URL: https://clck.ru/3MAznJ (дата обращения: 20.04.2024).

101. Kovalchuk, D. Prospects of application of gas-discharge electron beam guns in additive manufacturing / D. Kovalchuk, V. Melnyk, I. Melnyk, B. Tugai // Electrotechnica & Electronica (Е+Е). - 2016. - Vol. 51, No. 5-6. - P. 36-42.

102. Klimenov, V. Structure and Properties of Parts Produced by Electron-Beam Additive Manufacturing / V. Klimenov, A. Klopotov, V. Fedorov, Y. Abzaev, A. Batranin, K. Kurgan, D. Kairalapov // AIP Conference Proceedings. - 2017. - Vol. 1915.

- P. 020085.

103. Pushilina, N. Hydrogen-Induced Phase Transformation and Microstructure Evolution for Ti-6Al-4V Parts Produced by Electron Beam Melting / N. Pushilina, A. Panin, M. Syrtanov, E. Kashkarov, V. Kudiiarov, O. Perevalova, R. Laptev, A. Lider, A. Koptyug // Metals. - 2018. - Vol. 8, No. 5. - P. 301.

104. Russell, R. NASA's Plans for Development of a Standard for Additively Manufactured Components / R. Russell // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2019. - Vol. 28. - P. 1924-1928.

105. Официальный сайт компании «ТЭТА-Комплекс» : [сайт]. -URL: https://tetacom.ru/ (дата обращения: 20.04.2024).

106. Гуденко, А. В. Методика определения режимов послойной электронно-лучевой наплавки проволоки для аддитивных технологий / А. В. Гуденко, В. К. Драгунов, А. П. Слива // Вестник Московского энергетического института. - 2017. - № 5. - С. 8-14.

107. Kalashnikov, K. N. The effect of wire-feed geometry on electron-beam freeform 3D-printing of complex-shaped samples from Ti-6Al-4V alloy / K. N. Kalashnikov, V. E. Rubtsov, N. L. Savchenko, T. A. Kalashnikova, K. S. Osipovich, A. A. Eliseev, A. V. Chumaevskii // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2020. - Vol. 106. - P. 2581-2593.

108. Lobova, T. A. The High-Temperature In Situ Synchrotron Study of the Structural-Phase Transformations in 3D-Printed Ti-6Al-4V and Ti-5Al-3Mo-V Titanium Alloys / T. A. Lobova, A. V. Panin, O. B. Perevalova, M. S. Syrtanov // Physics of Metals and Metallography. - 2024. - Vol. 125, No. 11. - P. 1019-1025.

109. Гуденко, А. В. Электронно-лучевое аддитивное формообразование из проволочного сырья с разверткой луча : 2.5.8 - Сварка, родственные процессы и технологии : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.01 / Гуденко Алексей Владимирович. -Москва, 2022. - 157 с. - URL: https://elib.mpei.ru/elib/view.php?id=12470 (дата обращения: 20.04.2024).

110. W^glowski, M. St. Electron Beam Additive Manufacturing with Wire -Analysis of the Process / M. St. W^glowski, S. Blacha, J. Pilarczyk, J. Dutkiewicz, L. Rogal // AIP Conference Proceedings. - 2018. - Vol. 1960. - P. 140015.

111. Kolubaev, E. A. Micro-, Meso- and Macrostructural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed Electron-Beam Additive Manufacturing / E. A. Kolubaev, V. E. Rubtsov, A. V. Chumaevsky, E. G. Astafurova // Physical Mesomechanics. - 2022. - Vol. 25, No. 6. - P. 479-491.

112. Suo, H. Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V by Electron Beam Rapid Manufacturing / H. Suo, Z. Chen, J. Liu, S. Gong, J. Xiao // Rare Metal Materials and Engineering. - 2014. - Vol. 43, No. 4. - P. 780-785.

113. Pixner, F. Wire-Based Additive Manufacturing of Ti-6Al-4V Using Electron Beam Technique / F. Pixner, F. Warchomicka, P. Peter, A. Steuwer, M. H. Colliander, R. Pederson, N. Enzinger // Materials. - 2020. - Vol. 13, No. 15. - P. 3310.

114. Panin, A. Effects of Water Cooling on the Microstructure of Electron Beam Additive-Manufactured Ti-6Al-4V / A. Panin, S. Martynov, M. Kazachenok, L. Kazantseva, A. Bakulin, S. Kulkova, O. Perevalova, E. Sklyarova // Metals. - 2021. - Vol. 11, No. 11. - P. 1742.

115. Калашников, К. Н. Закономерности формирования структуры и механических свойств металлических изделий из титанового сплава ВТ6 методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.01 / Калашников Кирилл Николаевич. - Томск, 2022. - 118 с.

116. Kalashnikov, K. N. A Substrate Material and Thickness Influence on the 3D-Printing of Ti-6Al-4V Components via Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing / K. N. Kalashnikov, A. V. Chumaevskii, T. A. Kalashnikova, E. A. Kolubaev // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - Vol. 16. - P. 840852.

117. Klimenov, V. A. Microstructure and Compressive Behavior of Ti-6Al-4V Alloy Built by Electron Beam Free-Form Fabrication / V. A. Klimenov, V. V. Fedorov, M. S. Slobodyan, N. S. Pushilina, I. L. Strelkova, A. A. Klopotov, A. V. Batranin // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2020. - Vol. 29. - P. 7710-7721.

118. Wang, M. Evolution of Microstructure and Intervariant Boundaries of a Phase in Electron Beam Melted and Heat-Treated Ti-6Al-4V Alloy / M. Wang, H.-Q. Li, H. Guo, L. Feng, S.-Y. Liu, X.-Y. Fang // Rare Metals. - 2021. - Vol. 40, No. 8. - P. 21182126.

119. Liu, Y. J. Microstructure, defects and mechanical behavior of beta-type titanium porous structures manufactured by electron beam melting and selective laser melting / Y. J. Liu, S. J. Li, H. L. Wang, W. T. Hou, Y. L. Hao, R. Yang, T. B. Sercombe, L. C. Zhang // Acta Materialia. - 2016. - Vol. 113. - P. 56-67.

120. Fopiano, P. J. CoMO^rison of the heat treatment responses of three commercial titanium alloys / P. J. Fopiano, J. C. F. Hickey // Journal of Testing and Evaluation. - 1973. - Vol. 1, No. 6. - P. 514-519.

121. Ibrahim, K. M. Microstructure and Mechanical Properties of Cast and Heat Treated Ti-6.55Al-3.41Mo-1.77Zr Alloy / K. M. Ibrahim, A. M. M. El-Hakeem, R. N.

Elshaer // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2013. - Vol. 23, No. 12. - P.3517-3524.

122. Rocha, S. S. D. Vickers Hardness of Cast Commercially Pure Titanium and Ti-6Al-4V Alloy Submitted to Heat Treatments / S. S. D. Rocha, G. L. Adabo, G. E. P. Henriques, M. A. D. A. Nobilo // Brazilian Dental Journal. - 2006. - Vol. 17, No. 2. - P. 126-129.

123. Semiatin, S. L. An Overview of the Thermomechanical Processing of a/p Titanium Alloys: Current Status and Future Research Opportunities / S. L. Semiatin // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2020. - Vol. 51. - P. 2593-2625.

124. Ganor, Y. I. Tailoring Microstructure and Mechanical Properties of Additively-Manufactured Ti6Al4V Using Post Processing / Y. I. Ganor, E. Tiferet, S. C. Vogel, D. W. Brown, M. Chonin, A. Pesach, A. Hajaj, A. Garkun, S. Samuha, R. Z. Shneck // Materials. - 2021. - Vol. 14, No. 3. - P. 658.

125. Черемнов, А. М. Закономерности образования дефектов и неоднородностей структуры при фрикционной перемешивающей обработке изделий из титанового сплава, полученных методом проволочной электронно-лучевой аддитивной технологии / А. М. Черемнов, Д. А. Гурьянов, А. В. Чумаевский, А. Е. Кобзев, В. Е. Рубцов // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. - 2024. - Т. 1. - С. 58-68.

126. Slobodyan, M. A Review of High-Energy Processing Techniques Applied for Additive Manufacturing and Surface Engineering of Cemented Carbides and Cermets / M. Slobodyan, E. Pesterev, A. Markov // Journal of Manufacturing Processes. - 2023. - Vol. 105. - P. 124-186.

127. Ligachev, A. E. The Effect of a High-Power Pulsed Ion Beam on the Surface Topography of Tungsten / A. E. Ligachev, M. V. Zhidkov, Y. R. Kolobov, G. V. Potemkin, M. V. Lukashova, G. E. Remnev, S. K. Pavlov, V. A. Tarbokov // Inorganic Materials: Applied Research. - 2023. - Vol. 14, No. 3. - P. 632-635.

128. Simakov, S. V. Irradiation of Monocrystalline Silicon with a High-Power Pulsed Beam of Carbon Ions and Protons / S. V. Simakov, N. A. Vinogradova, O. N. Nikitushkina, S. B. Rumyantseva, A. B. Mikhailova, V. I. Tovtin, E. E. Starostin, M. V. Zhidkov, A. E. Ligachev, G. V. Potemkin [et al.] // Inorganic Materials: Applied Research. - 2024. - Vol. 15, No. 3. - P. 649-653.

129. Nesov, S. N. Formation of Chemical Compounds in the Surface Layers of Titanium under the Action of a High-Power Ion Beam of Nanosecond Duration / S. N.

Nesov, V. S. Kovivchak, A. M. Badamshin // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2022. - Vol. 531. - P. 74-81.

130. Xie, B. Research Progress of Surface Treatment Technologies on Titanium Alloys: A Mini Review / B. Xie, K. Gao // Coatings. - 2023. - Vol. 13, No. 9. - P. 1486.

131. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. - Введ. 01.01.1986. - М. : Изд-во стандартов, 1984. - 31 с.

132. ГОСТ 25.503-80. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. - Введ. 01.01.1981. - М. : Изд-во стандартов, 1980. - 11 с.

133. GB/T 3620.1-2016. Designation and composition of titanium and titanium alloys. - Acc. 01.11.2017. - China : Standardization Administration of China, 2016. -p.13.

134. ГОСТ 27265-87. Проволока сварочная из титана и титановых сплавов. Технические условия. - Введ. 01.01.1989. - М. : Изд-во стандартов, 1987. - 15 с.

135. ГОСТ ISO 17636-2-2017. Контроль неразрушающий сварных соединений. Радиографический контроль. Часть 2. Способы рентгено - и гаммаграфического контроля с применением цифровых детекторов. - Введ. 01.07.2018. - М. : Стандартинформ, 2017. - IV, 34 с.

136. Klimenov, V. A. Elastic modulus and hardness of Ti alloy obtained by wire-feed electron-beam additive manufacturing / V. A. Klimenov, E. A. Kolubaev, Z. Han, A. V. Chumaevskii, E. S. Dvilis, I. L. Strelkova, E. A. Drobyaz, O. B. Yaremenko, A. E. Kuranov // Metal Working and Material Science. - 2023. - Vol. 25, No. 4. - P. 180201.

137. ASTM E494-15. Standard Practice for Measuring Ultrasonic Velocity in Materials. - USA : ASTM International, 2015.

138. Белослудцев, Т. Н. Определение механических свойств металла кольцевых сварных соединений и основного металла труб методом инструментального индентирования / Т. Н. Белослудцев, А. Ю. Котоломов, С. Ю. Настич, В. А. Лопаткин, А. В. Шипилов, А. Е. Куранов, О. Б. Яременко // Газовая промышленность. - 2021. - Т. 23, № 3. - С. 26-36.

139. Яременко, О. Б. Инструментальное индентирование как неразрушающий метод оценки механических характеристик конструкционных материалов / О. Б. Яременко, А. Е. Куранов, С. Ю. Васильцов // Живучесть и

конструкционное материаловедение (ЖивКоМ - 2020) : сб. тр. V Междунар. науч.-техн. конф. в дистанционном формате, Москва, 27-29 октября 2020 года. -М. : ИМАШ РАН, 2020. - С. 274-278.

140. Lee, J.-S. An Instrumented Indentation Technique for Estimating Fracture Toughness of Ductile Materials: A Critical Indentation Energy Model Based on Continuum Damage Mechanics / J.-S. Lee, J. Jang, B.-W. Lee, Y. Choi, S. G. Lee, D. Kwon // Acta Materialia. - 2006. - Vol. 54, No. 5. - P. 1101-1109.

141. ГОСТ Р 8.748-2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Материалы металлические. Метод испытаний на инструментальное индентирование для определения твердости и параметров механических свойств. Часть 1. Метод испытания. - Введ. 01.01.2013. - М. : Стандартинформ, 2011. - 28 с.

142. ASTM E2546-15. Standard Practice for Instrumented Indentation Testing. -USA : ASTM International, 2015.

143. Sharkeev, Y. P. Research on the processes of deformation and failure in coarse- and ultrafine-grain states of Zr1-Nb alloys by digital image correlation and infrared thermography / Y. P. Sharkeev, V. P. Vavilov, V. A. Skrypnyak, E. V. Legostaeva, A. Y. Eroshenko, O. A. Belyavskaya, A. M. Ustinov, A. A. Klopotov, A. O. Chulkov, A. A. Kozulin, V. V. Skrypnyak, A. Y. Zhilyakov, V. P. Kouznetsov, M. V. Kuimova // Materials Science and Engineering: A. - 2020. - Vol. 784. - P. 139-203.

144. Remnev, G. E. High Intensity Pulsed Ion Beam Sources and Their Industrial Applications / G. E. Remnev, I. F. Isakov, M. S. Opekounov, V. M. Matvienko, V. A. Ryzhkov, V. K. Struts, I. I. Grushin, A. N. Zakoutayev, A. V. Potyomkin, V. A. Tarbokov // Surface and Coatings Technology. - 1999. - Vol. 114, No. 2-3. - P. 206-212.

145. Золотаревский, В. С. Механические свойства металлов / В. С. Золотаревский. - М. : Металлургия, 1998. - 400 с.

146. Fougere, G. E. Young's modulus of nanocrystalline Fe measured by nanoindentation / G. E. Fougere, L. Riester, M. Ferber, J. R. Weertman, R. W. Siegel // Materials Science and Engineering: A. - 1995. - Vol. 204, iss. 1-2. - P. 1-6.

147. Носкова, Н. И. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы / Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков. - Екатеринбург : УрО РАН, 2003. - 279 с.

148. Lutfullin, R. Ya. Young's Modulus of Titanium Alloy VT6S and Its Structural Sensitivity / R. Ya. Lutfullin, E. A. Trofimov, R. M. Kashaev, V. D. Sitdikov, T. R. Lutfullin // Letters on Materials. - 2017. - Vol. 7, No. 1. - P. 12-16.

149. Osipovich, K. Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing: A Review / K. Osipovich, K. Kalashnikov, A. Chumaevskii, D. Gurianov, T. Kalashnikova, A. Vorontsov, A. Zykova, V. Utyaganova, A. Panfilov, A. Nikolaeva // Metals. - 2023. -Vol. 13, No. 2. - P. 279.

150. Okulov, I. V. Anomalously Low Modulus of the Interpenetrating-Phase Composite of Fe and Mg Obtained by Liquid Metal Dealloying / I. V. Okulov, P.-A. Geslin, I. V. Soldatov, H. Ovri, S.-H. Joo, H. Kato // Scripta Materialia. - 2019. - Vol. 163. - P. 133-136.

151. Ho, W. F. Structure and Properties of Cast Binary Ti-Mo Alloys / W. F. Ho, C. P. Ju, J. H. Chern Lin // Biomaterials. - 1999. - Vol. 20, No. 22. - P. 2115-2122.

152. Zardiackas, L. Characterization of Ti-15Mo Beta Titanium Alloy for Orthopaedic Implant Applications / L. Zardiackas, D. Mitchell, J. Disegi // Medical Applications of Titanium and Its Alloys: The Material and Biological Issues / ed. by S. Brown, J. Lemons. - West Conshohocken, PA : ASTM International, 1996. - P. 60-75.

153. Majumdar, P. Elastic Modulus of Biomedical Titanium Alloys by Nano-Indentation and Ultrasonic Techniques—A CoМПаrative Study / P. Majumdar, S. B. Singh, M. Chakraborty // Materials Science and Engineering: A. - 2008. - Vol. 489, No. 1-2. - P. 419-425.

154. Wang, X. Scanning Speed Effect on Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Alloy Processed by Electron Beam Additive Manufacturing / X. Wang, X. Gong, K. Chou // Procedia Manufacturing. - 2015. - Vol. 1. - P. 287-295.

155. Wu, S.-J. Measurement of Elastic Properties of Brittle Materials by Ultrasonic and Indentation Methods / S.-J. Wu, P.-C. Chin, H. Liu // Applied Sciences. - 2019. - Vol. 9, No. 10. - P. 2067.

156. Romanova, V. Effects of the Grain Shape and Crystallographic Texture on the Grain-Scale Mechanical Behavior of Additively Manufactured Aluminum Alloys / V. Romanova, O. Zinovieva, R. Balokhonov, E. Dymnich, E. Moskvichev, A. Filippov, D. Lychagin // Additive Manufacturing. - 2021. - Vol. 48, Part B. - P. 102415.

157. Han, Z. Influence of Heat Treatment Modes on the Structure and Property of the Ti-4Al-3V Titanium Alloy Manufactured by the Wire Electron Beam Additive Technology / Z. Han, V. A. Klimenov, E. A. Kolubaev, A. V. Chumaevskii, M. Khimich // Russian Physics Journal. - 2025. - Vol. 68. P. 578-585.

158. Хань, Ц. Влияние импульсной ионно-пучковой обработки на структуру и свойства сплава, сформировавшихся при электронно-лучевой печати проволокой

ВТ6Св / Ц. Хань, Ч. Ли, В. А. Тарбоков, Ю. Ф. Иванов, К. В. Иванов, В. А. Клименов // Вестник Сибирского государственного индустриального университета.

- 2025. - Vol. 2. - P. 27-36.

159. Zhong, H. Z. The Vertical and Triangular Morphology in the As-Deposited Ti-6Al-4V / H. Z. Zhong, Z. Liu, J. F. Gu // Materials Characterization. - 2017. - Vol. 131. - P. 91-97.

160. Zhao, Z. Formation Mechanism of the a Variant and Its Influence on the Tensile Properties of Laser Solid Formed Ti-6Al-4V Titanium Alloy / Z. Zhao, J. Chen, X. Lu, H. Tan, X. Lin, W. Huang // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 691. - P. 16-24.

161. Stanford, N. Crystallographic Variant Selection in Ti-6Al-4V / N. Stanford, P. S. Bate // Acta Materialia. - 2004. - Vol. 52, No. 17. - P. 5215-5224.

162. Beladi, H. Variant Selection and Intervariant Crystallographic Planes Distribution in Martensite in a Ti-6Al-4V Alloy / H. Beladi, Q. Chao, G. S. Rohrer // Acta Materialia. - 2014. - Vol. 80. - P. 478-489.

163. Yang, Y. Crystallographic Features of a Variants and в Phase for Ti-6Al-4V Alloy Fabricated by Selective Laser Melting / Y. Yang, Y. J. Liu, J. Chen, H. L. Wang, Z. Q. Zhang, Y. J. Lu, S. Q. Wu, J. X. Lin // Materials Science and Engineering: A. - 2017.

- Vol. 707. - P. 548-558.

164. Tarbokov, V. A. Titanium Alloy Surface Complex Modification / V. A. Tarbokov, S. K. Pavlov, G. E. Remnev, N. A. Nochovnaya, U. E. Eshkulov // Metallurgist. - 2019. - Vol. 62, No. 11-12. - P. 1187-1193.

165. Кривоносова, Е. А. Исследование влияния различных видов термической обработки на физико-механические свойства титанового сплава / Е. А. Кривоносова, С. Н. Акулова, А. В. Мышкина // Химия. Экология. Урбанистика. -2021. - Т. 1. - С. 354-358.

Приложения

Приложение А - Свидетельство о государственной регистрации

базы данных

Приложение Б - Акт 1

TOMSK POLYTECHNIC UNIVERSITY

томский

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Federal Stale Autonomous educational Institution of Higher Education федеральное госудаоственное автономное образовательное

«National Research Tomsk Polytechnic University* [TPUJ учреждение высшего образования

30. Lenin ave Tomsk. 634050. Russia «Национальный исследовательский

Tel, »7-3322-606333 « 7-3822-701779 Томский полигекиический университет« (ТПУ)

Fax «7-3822-606444, e-mail: tpu©tpu.ru tpu.ru Ленина, пр..д. 30. г Томск, 634050, Россия

ОКРО (National Classification of Enterprises and Organizations): 02069303. теЛ-г-7-3822-606333. «7-3822-701779.

Company Number 02700089016B. Факс «7 3822-606444 e-mail: tpu»tpu ru. tpu.ru

VAT/KPP (Codeol Reason foi Registration) ОКП0 02069303. Of PH 1027000890168.

7018007264/701701001 BIC 016902004 ИНН/КПП 7018007264/701701001. БЯК 016902004

Настоящим подтверждается, что результаты диссертации Хань Цзэли используется в учебном процессе в Отделении материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Национального исследовательского Томского политехнического университета при подготовке основной образовательной программы «Передовые материалы в нефтегазовой и нефтехимической отраслях» по направлению 22.04.01 Материаловедение и технологии материалов.

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертации Хань Цзэли в учебном процессе ТПУ

Директор инженерной школы новых производственных технологий

Оствальд Роман Вячеславович

И.о. Заведующий кафедрой - руководитель отделения на правах кафедры Отделения Материаловеденья инженерной школы новых производственных технологий

Ваулина Ольга Юрьевна

Приложение В - Акт 2

Приложение Г - Акт З

Приложение Д - Акт 4

Утверждаю,

Директор О

АКТ

об использовании результатов кандидатской диссертации Хань Цзэли в ООО «Инженер Центр»

Диссертационная работа Хань Цзэли «Структура и свойства титановых сплавов, формируемых при электронно-лучевом плавлении проволоки и последующих обработках», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 1.3.8. Физика конденсированного состояния, направлена на решение проблем, связанных с разработкой аддитивных технологий титановых сплавов, в том числе для использования при изготовлении медицинских изделий. В процессе выполнения работы Хань Цзэли были получены новые научные результаты, представляющий практический интерес во внедрении аддитивных технологий в производство медицинских изделий. Предложенный подход к технологии производства и дизайну имплантатов представляется важным для развития современного производства.

Ди| р Центр»

п Сергей Викторович