Структура, технологические и эксплуатационные свойства 3-D напечатанных коррозионностойких титанового сплава ВТ6, сталей 12Х18Н10Т и 40Х13 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ци Мэнсюй

• Ци Мэнсюй
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Ци Мэнсюй

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Принцип действия разлиных типов аддитивных технологий

1.2 Влияние режимов 3D-печати и постпечатной обработки на структуру свойства объемных заготовок

1.2.1 Влияние плотности энергии на структуру свойства объемных заготовок

1.2.2 Влияние типа аддитивной технологии на структуру и свойства объемных заготовок

1.2.3 Влияние стратегии 3D-печати на структуру свойства объемных заготовок

1.2.4 Влияние термообработки на структуру свойства объемных заготовок

1.3 Обрабатываемость 3D-напечатанных изделий

1.3.1 Геометрическая точность и шероховатость

1.3.2 Обрабатываемость 3D-напечатанных изделий

1.4 Постановка задачи исследований

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Обьекты исследования

2.2 3Б-принтер и фрезерный станок ЧПУ

2.3 Микроструктуры исследования и рентгенофазовый анализ

2.4 Измерение твердости и испытания на растяжение

2.5 Термическая обработка и коррозионные испытания

2.6 Режущий инструмент

2.7 Исследование силы резания

2.8 Измерения износа фрезы и шероховатости поверхности

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ ВТ6, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ CЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

3.1 Введение к главе

3.2 Исследование структуры, механических свойств ВТ6, полученного методом селективного лазерного плавления

3.3 Исследование обрабатываемости ВТ6, полученного методом селективного лазерного сплавления

3.4 Заключение к главе

4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ И ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т, СФОРМИРОВАННОЙ МЕТОДОМ ПРОВОЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО СПЛАВЛЕНИЯ

4.1 Введение к главе

4.2 Исследование механических свойств, коррозионной стойкости и обрабатываемости аустенитной стали 12Х18Н10Т, полученной методом ПЭЛС

4.3 Исследование микроструктуры 12Х18Н10Т, полученной методом ПЭЛС

4.4 Заключение к главе

5 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ И ОБРАБОТЫВАЕМОСТИ МАРТЕНСИТНОЙ СТАЛИ 40Х13, ПОЛУЧЕННОЙ МЕТОДОМ ПРОВОЛОЧНОГО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО СПЛАВЛЕНИЯ

5.1 Введение к главе

5.2 Исследование механических свойств, коррозионной стойкости и обработываемости 40Х13, полученной методом ПЭЛС

5.3 Исследование микроструктуры стали 40Х13, полученной методом ПЭЛС

5.3 Заключение к главе

5.4 Обобщение к главам 3, 4 и

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ И СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт о внедрении результатов в учебном процессе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура, технологические и эксплуатационные свойства 3-D напечатанных коррозионностойких титанового сплава ВТ6, сталей 12Х18Н10Т и 40Х13»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Коррозионностойкие сплавы широко используются в медицине, судостроении, химической промышленности, машиностроении и других областях. В последние годы аддитивные производственные технологии находят все более широкое применение в промышленности. Использование аддитивных технологий (АТ) открывает новые возможности для изготовления деталей из металлических сплавов. В отличие от традиционных вычитающих технологий, аддитивное производство имеет следующие преимущества: сокращение время изготовления, увеличение использования материалов и экологическая чистота процесса. Однако два основных недостатка ограничивают применение аддитивных технологий: 1) недостаточно высокие деформационно-прочностные свойства. При этом механические характеристики объемных образцов/изделий зависят от: а) материала фидстока/филамента; б) вида аддитивной технологии и способа (стратегии) 3Э-печати; в) параметров послойного формирования (включая плотность энергии); г) режима постпечатной термообработки и пр. Одним из основных путей решения является применение постпечатной термобработки (для термообрабатываемых сплавов); 2) низкая размерная точность, неровность и большая шероховатость формируемой поверхности, особенно для «проволочных» аддитивных технологий. Основной подход - постпечатная механическая обработки. Однако повышение физико-механических свойств, как правило, сопровождается снижением обрабатываемости. Таким образом актуальность работы определяет необходимость одновременного повышения физико-механических и эксплуатационных (сопротивление коррозии) свойств аддитивных коррозионностойких сплавов титана и железа при сохранении приемлемого уровня обрабатываемости при сухом финишном фрезеровании в условиях варьирования: а) материала, б) метода и способа 3В-печати, а также в) режима постпечатной термообработки.

Степень разработанности темы исследования. Исследования в направлении темы диссертационной работы известны в научно-технической литературе. Заметный вклад в изучение процессов 3-D печати коррозионностойких сплавов ВТ6, 12Х18Н10Т и 40Х13 внесли M. Brandt, Kassim S. Al-Rubaie, DingYuan, Kamran Saeidi, M. Ma, Y. Tian, А.Л. Каменева, G.A. Ravi, B. Vrancken, и др.

Однако, несмотря на большое количество опубликованных работ в предметной области, в настоящее время известно небольшое число публикаций, посвященных комплексному изучению взаимосвязи режимов 3D-печати и постпечатной термообработки со структурой, эксплуатационными (сопротивление коррозии) и технологическими (обрабатываемость) свойствами объемных заготовок коррозионностойких сплавов. В недостаточной степени обобщены данные о выборе оптимальных режимов финишной механообработки (скорость резания, подача, ширина, глубина и пр.) для сплавов ВТ6, 12Х18Н10Т и 40Х13 после 3D-печати с использованием порошкового фидстока либо проволочного филамента.

Целью диссертационного исследования является установление закономерностей физико-химических и физико-механических процессов послойного выращивания и последующей постпечатной термообработки аддитивных коррозионностойких сплавов ВТ6, 12Х18Н10Т и 40Х13, определяющих их структуру, механические и эксплуатационные свойства, включая поиск рациональных режимных параметров их финишной механической обработки, с целью обеспечения надежности и долговечности деталей и изделий из них.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Предложить режим постпечатной термообработки аддитивного коррозионностойкого труднообрабатываемого титанового сплава СЛП ВТ6 (на основе порошкового фидстока), обеспечивающий повышение обрабатываемости резанием при сохранении высоких свойств прочности и пластичности, и для

реализованного структурно-фазового состояния установить структурные факторы, снижающие износ режущего инструмента при чистовом сухом фрезеровании при различных скоростях удаления материала.

2. Исследовать влияние способа (толстая или тонкая стенка) послойного выращивания при 3Э-печати методом электронно-лучевого сплавления проволочного филамента (ПЭЛС) нержавеющей аустенитной стали ПЭЛС 12Х18Н10Т на закономерности формирования структуры, физико-механических и эксплуатационных (коррозионная стойкость) свойств объемных образцов, и установить взаимосвязь сформированного структурно-фазового состояния с обрабатываемостью резанием на стационарном (без использования СОЖ) и полустационарном (с применением СОЖ) оборудовании при различных скоростях удаления материала.

3. Определить рациональные параметры и исследовать влияние направления (вертикальное/горизонтальное) послойного выращивания нержавеющей мартенситной стали ПЭЛС 40Х13 методом электронно-лучевого сплавления проволочного филамента на закономерности формирования микро- и макроструктуры, а также физико-механические и эксплуатационные (коррозионная стойкость) свойства, и предложить режим ее постпечатной термообработки, обеспечивающий при приемлемом уровне обрабатываемости при чистовом сухом фрезеровании при различных скоростях удаления материала одновременное повышение прочности и пластичности.

Научная новизна:

1. Для реализованного при предложенном режиме постпечатной термообработки структурно-фазовом состоянии титанового сплава СЛП ВТ6 (92 % а + 8 % р-фаза, размер а зерен ~1 мкм) впервые установлены закономерности разрушения (изнашивания) защитного покрытия А1СгК на режущем инструменте при чистовом сухом фрезеровании при различных условиях процесса резания, позволившие определить рациональные параметры финишной механической обработки заготовок по критерию максимальной производительности (п. 5 паспорта специальности 2.6.17).

2. Впервые проведены экспериментальные исследования взаимосвязи мезо-и микроструктуры с физико-механическими и эксплуатационными (коррозионная стойкость) свойствами нержавеющей аустенитной стали ПЭЛС 12Х18Н10Т при двух способах ее аддитивного выращивания (тонкая и тостая стенка) методом электронно-лучевого сплавления проволочного филамента, а также определены рациональные режимные параметры финишной механической обработки заготовок на стационарном (без использования СОЖ) и нестационарном (с применением СОЖ) оборудовании (п. 1, п. 10 паспорта специальности 2.6.17).

3. Впервые установлены закономерности формирования структуры при предложенном режиме постпечатной термообработки (закалка+отпуск) аддитивной высокопрочной нержавеющей мартенситной стали ПЭЛС 40Х13, обеспечивающей за счет увеличения содержания аустенитной фазы и выделения наноразмерных карбидов формирование однородной микро-/макроструктуры по объему заготовки и одновременное повышение твердости, прочности и пластичности (по сравнению с необработанными образцами) (п. 2 паспорта специальности 2.6.17).

Теоретическая и практическая значимость диссертации и использование полученных результатов. Результаты, представленные в диссертационной работе, расширяют фундаментальные представления в области разработки методов 3Э-печати, включая постпетчаную термообработку и финишную механообработку. С использованием метода планирования эксперимента (метод Тагучи) и математического анализа результатов оценки скорости удаления материала и шероховатости предложены рациональные режимные параметры финишного фрезерования, обеспечивающие повышение производительности при минимальной шероховатости обрабатываемой детали. Показано, что в отличие от результатов механических испытаний, использованный метод анализа коррозионных свойств (в режиме питтинговой коррозии) обеспечивает высокую чувствительность к изменению структурно-фазового состояния аустенитной нержавеющей стали ПЭЛС 12Х18Н10Т. Для двух стратегий аддитивного послойного выращивания аустенитной нержавеющей

стали ПЭЛС 12Х18Н10Т определены закономерности формирования структуры во взаимосвязи с физико-механическими, эксплуатационными (коррозионная стойкость) и технологическими (обрабатываемость) характеристиками. Предложен новый режим термообработки, обеспечивающий одновременное повышение прочности и пластичности мартенситной нержавеющей стали ПЭЛС 40X13. Предложен комплексный подход, позволяющий без проведения сложных структурных исследований определять рациональные режимы 3В-печати, постпечатной термообработки и финишной механобработки в рамках единого лабораторного комплекса.

Результаты исследования были использованы при выполнении государственных научных программ, проектов фундаментальных научных исследований государственных академий наук:

- Проект Госзадания FWRW-2021-0010 «Роль структурных трансформаций в формировании эксплуатационных характеристик материалов Арктического назначения» (2021-2025 гг.);

- Проект «Новая методология определения порога усталости и ее технические приложения» по Соглашению № 075-15-2023-456 программного мероприятия «Проведение исследований в рамках международного многостороннего и двустороннего сотрудничества, в том числе в рамках Европейского союза» (2023-2025 гг.).

Методология и методы исследования. Основными методами исследования в работе являются растровая и просвечивающая электронная микроскопия, оптическая микроскопия, энергодисперсионная спектроскопия, рентгенофазовый анализ, электрохимическая импедансная спектроскопия. Использованы методы измерения физико-механических свойств, а также методы планирования эксперимента и статистической обработки данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Режим постпечатной термообработки аддитивного титанового сплава СЛП ВТ6 путем отжига при Т=700 °С в течении 1=2 часов обеспечивает формирование однородной малодефектной структуры (92 % а + 8 % р-фаза,

размер а зерен ~1 мкм) и сохранение приемлемого уровня деформационно-прочностных свойств (предел прочности 1103±10 МПа, пластичность 11,5±0,5 %), что [130] позволяет при чистовом сухом фрезеровании заготовок в условиях высокой скорости удаления материала 640 мм3/мин реализовать минимальный уровень износа режущего инструмента (п. 5 паспорта специальности 2.6.17).

2. Аддитивно выращенная нержавеющая аустенитная сталь ПЭЛС 12Х18Н10Т [131] обладает более низкими прочностными свойствами и высоким уровнем обрабатываемости (до 1200 мм3/минуту) независимо от способа выращивания (для тонкой стенки ав = 550±5 МПа, 5=68±1 %; для толстой стенки ав = 570±10 МПа, 5=70±2%), что обусловлено меньшим содержанием феррита

(6,9 %), большим размером зерна (25,9 мкм) и меньшей плотностью дислокаций

10 2

(1010 см-2); при этом большее содержание аустенита (до 93,1 %) позволяет повысить сопротивление питтинговой коррозии до двух раз. (п. 1, п. 10 паспорта специальности 2.6.17).

3. Режим постпечатной термообработки (закалка: 7=1120°С//=2минуты/вода, с последующим отпуском: Т=400 °С//=30 минут) высокопрочной аддитивной мартенситной нержавеющей стали ПЭЛС 40Х13 обеспечивает формирование однородной микро- и макроструктуры с содержанием аустенитной фазы до 15 % и выделением наноразмерных карбидов со средним размером 270±70 нм, приводя к повышению твердости до HV=560, прочности до ав=1750 МПа, относительного удлинения до 14 %, а также обеспечивая приемлемый уровень обрабатываемости

-5

(скорость удаления металла 360 мм /мин) по сравнению с образцами [132,133], не подвергнутыми термообработке, независимо от направления их выращивания. (п. 2 паспорта специальности 2.6.17).

Степень достоверности. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных исследовательских методов и сертифицированного оборудования, систематическим характером проведения экспериментов, измерений и обработки данных, а также согласием полученных данных с результатами работ других авторов.

Апробация результатов. Результаты данной работы были представлены на всероссийских и международных семинарах и конференциях: II Международная научно-техническая молодежная конференция «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов» (Томск, 26-28 апреля 2022 г.); Международная конференция «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 22-25 ноября

2022 г.); III Международная научно-техническая молодежная конференция «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов» (Томск, 25-27 апреля

2023 г.); XVI Международная конференция «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 27 ноября-1 декабря 2023 г.); XVII Международная конференция «Современные проблемы машиностроения» (Томск, 25-29 ноября

2024 г.); Международная научно-техническая молодежная конференция «Перспективные материалы конструкционного и функционального назначения» (Томск, 21-25 октября 2024 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опублкованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидаа наук, на соискание ученой степени доктора наук (из них 3 статьи в зарубежных научных журналах, входящих в Web of Science).

Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных, проведении структурных исследований, а также механических испытаний, статистической обработке полученных результатов. Постановка задач, обсуждение всех научных результатов и положений, изложенных в работе, проведено совместно с научным руководителем профессором С. В. Паниным. По результатам исследования написаны статьи в соавторстве и сделаны доклады на научных конференциях.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Содержание диссертационной работы соответствует паспорту научной специальности «2.6.17. Материаловедение»:

- теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и структуры металлических, неметаллических материалов и

композитов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности деталей, изделий, машин и конструкций (п. 1 паспорта специальности).

- установление закономерностей физико-химических и физико-механических процессов, происходящих в гетерогенных и композиционных структурах (п. 2 паспорта специальности);

- установление закономерностей и критериев оценки разрушения металлических, неметаллических и композиционных материалов и функциональных покрытий от действия механических нагрузок и внешней среды (п. 5 паспорта специальности).

- разработка способов повышения коррозионной стойкости металлических, неметаллических и композиционных материалов в различных условиях эксплуатации (п. 10 паспорта специальности).

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 133 наименования, и одного приложения. Общий объем диссертации составляет 155 страниц, включая 76 рисунков и 31 таблицу.

Благодарность. Автор выражает благодарность Н. В. Мартюшеву и В. Н. Козлову за помощь в изготовлении образцов и проведении экспериментов по резанию стали 40Х13; В.Е. Рубцову и Ю.В. Кушнареву за изготовление заготовок стали 12Х18Н10Т на опытной установке ИФПМ СО РАН; М. В. Буркову и Д. Ю. Степанову за помощь в проведении экспериментов по резанию стали 12Х18Н10Т.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Принцип действия разлиных типов аддитивных технологий

Последние годы технологии аддитивного производства находят все более широкое применение в промышленности. Использование аддитивных технологий (АТ) открывает новые возможности для изготовления металлических деталей. В таблице 1.1 приведены основные типы металических аддитивных технологиий.

Таблица 1.1 - Типы металических аддитивных технологий

Исходный материал Тепловые источники Технология

Порошок (фидсток) Лазер Прямой подвод энергии и материала(ППЭМ)

Слой порошка Селективное лазерное плавление (СЛП)

Электронный луч Селективное электронно-лучевое плавление (СЭЛП)

Проволока (филамент) Лазер Проволочное лазерное сплавление (ПЛС)

Электронный луч Проволочное электронно-лучевое сплавление (ПЭЛС)

Дуга Проволочная дуговая наплавка (ПДН)

Типичными исходными материалами (фидсток/филамент) являются металлический порошок и металлическая проволока. Источники тепла в АТ можно разделить на лазер, дугу и электронный луч. К порошковым аддитивным технологиям относятся селективное лазерное сплавление, селективное электронно-лучевое сплавление и прямой подвод энергии и материала. К проволочным аддитивным технологиям относятся проволочное лазерное сплавление, проволочное электронно-лучевое сплавление и проволочная дуговая наплавка. Основное различие этих технологий заключается в том, что изменяется источник тепла, а основные принципы их работы в целом подобны. Классификацию дуговых методов (ПДН), основанных на принципе технологии сварки, можно разделить на вольфрамовую сварку в инертном газе, газовую

дуговую сварку вольфрамовым электродом, холодный перенос металла и плазменную дуговую сварку. Для простоты понимания и объяснения они в совокупности именуются "проволочная дуговая наплавка" (ПДН).

Выделяют типичные этапы производственного цикла AT. Первым этапом является цифровое моделирование с использованием той или иной системы автоматизированного проектирования (САПР). Затем цифровая модель преобразуется в файл STL. Формат STL широко используется в аддитивных технологиях для хранения трёхмерных моделей объектов. Затем эти данные преобразуются в формат G-кода, содержащий информацию, относящуюся к параметрам BD-печати, реализуемых BD-принтером с конкретным принципом действия.

Прямой подвод энергии и материала (ППЭМ)

На рисунке 1.1, а приведена схема, описывающая принцип действия технологии ППЭМ. Во время процесса изготовления лазер создает ванну расплава на поверхности подложки, в которую вводится порошок наплавляемого материала, после чего происходит его затвердевание. Обычно подложку закрепляют на рабочий стол, который перемещается по осям x-y (в направлениях x-y). Лазер и система подачи порошка одновременно перемещаются в направлении оси z. Весь процесс печати осуществляется в среде инертного газа.

Селективное лазерное плавление (СЛП)

На рисунке 1.1, б приведена схема, описывающая принцип действия технологии СЛП. В процессе СЛП порошок (фидсток) насыпается в бункер и равномерно распределяется в один слой на рабочей платформе с помощью скребка. Далее порошок в этом слое селективно спекается лазером.

Рисунок 1.1 - Принцип работы AT: (а) Прямой подвод энергии и материала (ППЭМ); (б) Селективное лазерное плавление (СЛП); (в) Селективное электронно-лучевое плавление (СЭЛП); (г) Проволочное лазерное сплавление (ПЛС); (д) Проволочное электронно-лучевое сплавление (ПЭЛС); (е) Проволочная дуговая наплавка (ПДН)

После печати первого слоя рабочий стол опускается в направлении оси 7, позволяя равномерно распределить новый слой порошка поверх спеченного первого слоя. Этот новый слой порошка далее подвергается селективному спеканию. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет выращена полная деталь. Весь процесс печати осуществляется в среде инертного газа.

Селективное электронно-лучевое плавление(СЭЛП)

На рисунке 1.1, в приведена схема, характеризующая принцип действия метода СЭЛП. Отметим, что для методов СЛП и СЭЛП принцип работы в основном одинаков. Но для исключения эффекта возгарания в процессе СЭЛП применяются два подхода: (1) повышение температуры изготовления, и (2) введение крупного порошка [1-2]. Температура предварительного нагрева разных материалов при этом отличается. В отличие от технологий СЛП и ППЭМ, после предварительного нагрева для селективного сплавления используется метод ЭЭ-печати с одновременным многоточечным плавлением. В процессе СЭЛП частички порошка непрерывно претерпевают цикл нагрева-плавления-охлаждения, а затем медленно охлаждаются до комнатной температуры. Весь процесс ЭЭ-печати осуществляется в условиях вакуума.

Важно отметить, что шероховатость поверхности и частично геометрия детали, полученной с помощью методов СЛП и СЭЛП, определяется размером порошинок.

Проволочное лазерное сплавление (ПЛС)

На рисунке 1.1 г приведена схема, иллюстрирующая принцип работы метода ПЛС. Установка для проволочного лазерного сплавления состоит из двух частей: робототехнической системы позиционирования и система подачи проволоки. Робототехническая система перемещается вдоль осей х-у^ (в направлениях х-у-7). Скорость сканирования контролируется управляющим программным обеспечением. Кроме того, для обеспечения высокой гибкости и достаточной точности при ПЛС могут быть реализованы шесть линейных модулей перемещения (вдоль шести осей), что подобно системе управления движением 5-осевого станка с ЧПУ [Э]. При этом скорость 3D-печати контролируется

системой подачи проволоки. Для избегания попадания загрязнений из окружающей среды в процессе 3D-печати, процесс ПЛС проводится в открытой камере, которая постоянно заполняется инертным газом.

Проволочное электронно-лучевое сплавление (ПЭЛС)

На рисунке 1.1, д приведена схема, поясняющая принцип работы метода ПЭЛС. Установка состоит из трех компонентов: электронно-лучевой пушки; системы подачи проволоки и рабочего стола с трехосевым числовым программным управлением. Рабочий стол перемещается вдоль осей x-y-z (в направлениях x-y-z). Скорость 3D-печати также контролируется системой подачи проволоки. Скорость сканирования по всем трем осям контролируется блоком числового программного управления. В отличие от СЭЛП, вместо отклонения электронного луча для изменения траектории печати, в методе ПЭЛС реализуется перемещение рабочего стола. Весь процесс 3D-печати осуществляется в условиях вакуума.

Проволочная дуговая наплавка (ПДН)

На рисунке 1.1, е приведена схема, поясняющая принцип работы метода ПДН. Для методов ПЛС и ПДН принцип работы в целом подобен. Основное различие в их реализации заключается в типе источника нагрева. Как обсуждалось выше, существуют различные типы технологии дуговой сварки. Весь процесс 3D-печати осуществляется в среде инертного газа (С02 или Аг), в зависимости от технологии и типа материала.

1.2 Влияние режимов 3Б-печати и постпечатной обработки на структуру

свойства объемных заготовок

Известно, что конкретный вид технологии аддитивного производства, материал фидстока, плотность энергии, размер детали, стратегия 3D-печати и параметры постпечатной термообработки оказывают определяющее влияние на

формирование структуры и свойств. Морфология структуры и размер зерен являются двумя наиболее важными характеристиками, поскольку они влияют на механические свойства и срок службы металлических деталей, изготовленных с использованием АТ.

Теория модификации морфологии структуры и распределения структурных элементов по размерам в аддитивном производстве опирается на богатую базу знаний в области металлургии и сварки. На рисунке 1.2 показано влияние температурного градиента G и скорости роста R на микроструктуру. Видно, что увеличение отношения G/R приводит к изменению морфологии структуры: от равноосной к столбчатой, и далее к ячеистой и планарной. Размер зерен определяет механические свойства деталей, такие как твердость, предел текучести и срок службы при ползучести. Поскольку рост зерен зависит от изменения температуры во времени, размер зерен может изменяться в объеме детали в зависимости от локальных изменений температуры во времени. Увеличение параметра GxR, то есть увеличение скорости охлаждения, приводит к уменьшению размера зерен.

о

с с ■5 га

Б О

S я

L®

&

Е

Growth rate. R

Рисунок 1.2 - Влияние температурного градиента G и скорости роста R

на микроструктуру [4]

Размер зерен можно регулировать, меняя скорость охлаждения, изменяя условия и режимные параметры АТ, а также применяя постпечатную термообработку. Важно отметить, что окончательная структура металла может формироваться не при температуре кристаллизации, поскольку в процессе охлаждения могут протекать фазовые превращения. Как упоминалось выше в разделе 1.1, применение различных источников тепла, разных материалов фидстоков и методов 3D-печати приводит к различным итоговым структуре и свойствам деталей. Поэтому актуально изучать влияние типа АТ, исходного материала, плотности энергии, размера детали, стратегии 3D-печати и постпечатной термообработки на структуру и свойства изделий.

1.2.1 Влияние плотности энергии на структуру свойства

объемных заготовок

В данном разделе описывается влияние плотности энергии в порошковых АТ. Поскольку плотность энергии оказывает большое влияние на процесс формования и точность формообразования в проволочных аддитивных технологиях, они будут рассмотрены подробнее в разделе 1.3. Плотность энергии оказывает существенное влияние на итоговую плотность и пористость образцов для порошковых АТ. Плотность энергии, характеризующая количество энергии,

-5

необходимое для расплавления определенного объема металла (Дж/мм ), может быть рассчитана по формуле 1.1.

р

V = —(11)

г vxhxs v 7

где Р - мощность, Вт; v - скорость сканирования, мм/с; h - шаг сканирования, мм; s - толщина слоя, мм.

Применение низкой плотности энергии приводит к неполному расплавлению или недостаточному межслойному сплавлению, в то время как при слишком высокой объемной плотности энергии может быть реализовываться избыточная глубина проплавления. Pal S. и соавт. [5] изучали влияние различных

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ци Мэнсюй, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Powder bed charging during electron-beam additive manufacturing / Z. C. Cordero, H. M. Meyer III, P. Nandwana [et al.] // Acta Materialia. - 2017. - Vol. 124. -P. 437-445.

2. Milberg J. Electron beam sintering of metal powder / J. Milberg, M. Sigl // Production Engineering. - 2008. - Vol. 2, № 2. - P. 117-122.

3. Study of hybrid additive manufacturing based on pulse laser wire depositing and milling / Z. H. Ye, Z. M. Zhang, X. Jin [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 88. - P. 2237-2248.

4. Control of grain structure, phases, and defects in additive manufacturing of high-performance metallic components / T. Mukherjee, J. W. Elmer, H. L. Wei, T. DebRoy // Progress in Materials Science. - 2023. - Vol. 138. - P. 1-107.

5. Evolution of metallurgical properties of Ti-6Al-4V alloy fabricated in different energy densities in the Selective Laser Melting technique / S. Pal, N. Gubeljak, R. Hudak [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. - 2018. - Vol. 35. - P. 538-546.

6. Liverani E. Additive manufacturing of AISI 420 stainless steel : Process validation, defect analysis and mechanical characterization in different process and post-process conditions / E. Liverani, A. Fortunato // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2021. - Vol. 117, № 3. - P. 809-821.

7. Fabrication and characterization of AISI 420 stainless steel using selective laser melting / X. Zhao, Q. Wei, B. Song [et al.] // Materials and Manufacturing Processes. - 2015. - Vol. 30. - P. 1283-1289.

8. In situ heat treatment in selective laser melted martensitic AISI 420 stainless steels / P. Krakhmalev, I. Yadroitsava, G. Fredriksson, I. Yadroitsev // Materials & Design. - 2015. - Vol. 87. - P. 380-385.

9. Semi-empirical model of deposit size and porosity in 420 stainless steel and 4140 steel using laser engineered net shaping / J. B. Ferguson, F. Schultz, A. D. Moghadam, P. K. Rohatgi // Journal of Manufacturing Processes. - 2015. - Vol. 19. - P. 163-170.

10. Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V fabricated by electron beam melting / J. J. Ran, F. Jiang, X. Z. Sun [et al.] // Crystals. - 2020. - Vol. 10, № 11. - P. 1-18.

11. Influences of energy density on porosity and microstructure of selective laser melted 17-4PH stainless steel / H. Gu, H. Gong, D. Pal [et al.] // Influences of Energy Density on Porosity and Microstructure of Selective Laser Melted 17 4PH Stainless Steel : book of abstracts, Louisville, USA, 12-14 August 2013. - Louisville, 2013. - P. 473-489.

12. Investigation into the effect of process parameters on microstructural and physical properties of 316L stainless steel parts by selective laser melting / J. A. Cherry, H. M. Davies, S. Mehmood [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2015. - Vol. 76, № 5-8. - P. 869-879.

13. Layer thickness dependence of performance in high-power selective laser melting of 1Cr18Ni9Ti stainless steel / M. Ma, Z. Wang, M. Gao, X. Zeng // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 215. - P. 142-150.

14. Effects of powder attributes and laser powder bed fusion (L-PBF) process conditions on the densification and mechanical properties of 17-4 PH stainless steel / H. Irrinki, M. Dexter, B. Barmore [et al.] // Jom. - 2016. - Vol. 68, № 3. - P. 860-868.

15. Microstructure and mechanical property of selective laser melted Ti6Al4V dependence on laser energy density [J] / J. Han, J. Yang, H. Yu [et al.] // Rapid Prototyping Journal. - 2017. - Vol. 23, №2. - P. 217-226.

16. Wang T. Grain morphology evolution behavior of titanium alloy components during laser melting deposition additive manufacturing / T. Wang, Y. Zhu, S. Zhang [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Vol. 632. - P. 505-513.

17. López F.A. Continuous cooling transformations in martensitic stainless steels / F. A. López, C. Garcia, V. López // Iron and Steel Institute of Japan International. -1994. - Vol. 34, № 6. - P. 516-521.

18. Vander Voort G. F. Atlas of time-temperature diagrams for irons and steels / G. F. Vander Voort. - Russell : ASM International, 1991. - 804 p.

19. Tian Y. Laser powder bed fusion of ultra-high-strength 420 stainless steel : microstructure characterization, texture evolution and mechanical properties / Y Tian, K. Chadha, C. Aranas // Materials Science and Engineering : A. - 2021. - Vol. 805. - P. 18.

20. Kostina M. V. Corrosion-resistant steels based on Fe~13% Cr : Heat treatment, corrosion-and wear resistance. Review / M. V. Kostina, O. A. Bannykh, V. M. Blinov // Izvestiya. Ferrous Metallurgy. - 2023. - Vol. 66, № 1. - P. 8-26.

21. On the microstructure and corrosion behavior of wire arc additively manufactured AISI 420 stainless steel / M. Kazemipour, J. H. Lunde, S. Salahi [et al.] // TMS 2020 149th Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings : book of abstracts, San Diego, United States, 23-27 February 2020. - Pittsburgh, 2020. - P. 435448.

22. Characterization of wire arc additive manufacturing 2Cr13 part : Process stability, microstructural evolution, and tensile properties / J. Ge, J. Lin, Y. Chen [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 748. - P. 911-921.

23. Microstructural distribution and anisotropic tensile behavior in a 2Cr13 martensitic stainless steel thin wall fabricated by wire arc additive manufacturing / Z. Lyu, Y. Li, Y Liu [et al.] // Materials Today Communications. - 2021. - Vol. 29. - P. 18.

24. Direct laser fabrication of three-dimensional components using SC420 stainless steel / G. A. Ravi, X. J. Hao, N. Wain, X. Wu // Materials & Design. - 2013. -Vol. 47. - P. 731-736.

25. Ultra-high strength martensitic 420 stainless steel with high ductility / K. Saeidi, D. L. Zapata, F. Lofaj [et al.] // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 29. -P.1-6.

26. Lippold J. C. Welding metallurgy and weldability of stainless steels / J. C. Lippold, D. J. Kotecki. - Hoboken : John Wiley & Sons, 2005. - 357 p.

27. Microstructural, compositional and mechanical investigation of Shielded Metal Arc Welding (SMAW) welded superaustenitic UNS N08028 (Alloy 28) stainless

steel / Y Kchaou, N. Haddar, G. Henaff, A. Ben Rhouma // Materials & Design. - 2014.

- Vol. 63. - P. 278-285.

28. Laitinen V. Weldability of powder bed fusion fabricated stainless steel 316L sheets to cold rolled sheet metal / V. Laitinen, P. Peura, P. Pohjanne // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 225. - P. 254-263.

29. Microstructure and corrosion properties of wire arc additively manufactured multi-trace and multilayer stainless steel 321 / X. Wang, Q. Hu, W. Liu [et al.] // Metals.

- 2022. - Vol. 12, № 6. - P.1-10.

30. Transformation law of microstructure evolution and mechanical properties of electron beam freeform fabricated 321 austenitic stainless steel / Q. Yin, G. Chen, H. Cao [et al.] // Vacuum. - 2021. - Vol. 194. - P. 1-10.

31. Zhukov A. A. Effect of alloying on the 316L and 321 steels samples obtained by selective laser melting / A. A. Zhukov, A. B. Deev, P. A. Kuznetsov // Physics Procedia. - 2017. - Vol. 89. - P. 172-178.

32. Microstructure and high temperature performance of 321 SS wall manufactured through wire arc additive manufacturing / S. M. Kumar, A. R. Kannan, R. Pramod [et al.] // Materials Letters. - 2022. - Vol. 314. - P. 1-4.

33. Microstructure, mechanical properties and fracture toughness of SS 321 stainless steel manufactured using wire arc additive manufacturing / K. S. Prakash, A. R. Kannan, R. Pramod, N. Siva Shanmugam // Transactions of the Indian Institute of Metals. - 2023. - Vol. 76, № 2. - P. 537-544.

34. Improvement of the grain structure and mechanical properties of austenitic stainless steel fabricated by laser and wire additive manufacturing assisted with ultrasonic vibration / D. Yuan, X. Sun, L. Sun [et al.] // Materials Science and Engineering : A. - 2021. - Vol. 813. - P. 1-7.

35. Osipovich K. S. Mechanical properties of 321 stainless steel samples obtained by electron-beam additive manufacturing / K. S. Osipovich, K. N. Kalashnikov, V. A. Beloborodov // AIP Conference Proceedings. - 2019. - Vol. 2167, № 1. - P. 1-6.

36. Structural evolution of 321 stainless steel in electron beam freeform fabrication / K. N. Kalashnikov, K. S. Khoroshko, T. A. Kalashnikova, V. A. Beloborodov // Journal of Physics : Conference Series. - 2018. - Vol. 1115. - P. 1-7.

37. Analysis of tool wear in cryogenic machining of additive manufactured Ti6Al4V alloy / A. Bordin, S. Bruschi, A. Ghiotti, P. F. Bariani // Wear. - 2015. - Vol. 328-329. - P. 89-99.

38. Heat treatment of Ti6Al4V produced by Selective Laser Melting : Microstructure and mechanical properties / B. Vrancken, L. Thijs, J. P. Kruth, J. Van Humbeeck // Journal of Alloys and Compounds. - 2012. - Vol. 541. - P. 177-185.

39. 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.

40. Âkerfeldt P. Influence of microstructure on mechanical properties of laser metal wire-deposited Ti-6Al-4V / P. Âkerfeldt, M. L. Antti, R. Pederson // Materials Science and Engineering : A. - 2016. - Vol. 674. - P. 428-437.

41. Microstructure and mechanical properties of wire and arc additive manufactured Ti-6Al-4V / F. Wang, S. Williams, P. Colegrove, A. A. Antonysamy // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2013. - Vol. 44, № 2. - P. 968-977.

42. Defect Formation in Titanium Alloy during Non-stationary Process of Local Metallurgy / K. N. Kalashnikov, A.V. Chumaevskii, T. A. Kalashnikova [et al.] // Russian Physics Journal. - 2020. - Vol. 63, № 6. - P. 962-967.

43. Effects of heat accumulation on microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V alloy deposited by wire arc additive manufacturing / B. Wu, Z. Pan, D. Ding, [et al.] // Additive Manufacturing. - 2018. - Vol. 23. - P. 151-160.

44. Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V by electron beam rapid manufacturing / H. Suo, S. Li, Q. Han, W. Liu // Rare Metal Materials and Engineering. - 2014. - Vol. 43, № 4. - P. 780-785.

45. Achieving superior ductility for laser solid formed extra low interstitial Ti-6A1-4V titanium alloy through equiaxial alpha microstructure / Z. Zhao, J. Chen, X. Lin, W. Huang // Scripta Materialia. - 2018. - Vol. 146. - P. 187-191.

46. Effect of scan pattern on the microstructure and mechanical properties of Powder Bed Fusion additive manufactured 17-4 stainless steel / A. Kudzal, B. McWilliams, C. Hofmeister [et al.] // Materials & Design. - 2017. - Vol. 133. - P. 205215.

47. Jiang J. Path planning strategies to optimize accuracy, quality, build time and material use in additive manufacturing : a review / J. Jiang, Y Ma // Micromachines. -2020. - Vol. 11, № 7. - P. 1-18.

48. Исследование влияния основных параметров процесса селективного лазерного плавления на пористость образцов из алюминиевого сплава RS-300 / А. Г. Григорьянц, Д. С. Колчанов, А. А. Дренин, [и др.] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2022. - № 8 (749). - С. 55-64.

49. Vilaro T. As-fabricated and heat-treated microstructures of the Ti-6Al-4V alloy processed by selective laser melting / T. Vilaro, C. Colin, J. D. Bartout // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2011. - Vol. 42, № 10. - P. 3190-3199.

50. Correlation between heat treatment process parameters, phase composition, texture, and mechanical properties of 12H18N10T stainless steel processed by selective laser melting / A. L. Kameneva, A. A. Minkova, N. N. Cherkashneva [et al.] // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. - 2018. - Vol. 447, № 1. - P. 1-6.

51. High deposition rate powder-and wire-based laser directed energy deposition of metallic materials : A review / Z. Li, S. Sui, X. Ma [et al.] // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2022. - Vol. 181. - P. 1-35.

52. Liu S. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy : A review / S. Liu, Y. C. Shin // Materials & Design. - 2019. - Vol. 164. - P. 1-23.

53. Körner C. Additive manufacturing of metallic components by selective electron beam melting - a review // International Materials Reviews. - 2016. - Vol. 61, № 5. - P. 361-377.

54. Direct metal part forming of 316L stainless steel powder by electron beam selective melting / H. B. Qi, Y N. Yan, F. Lin, W. D. Huang // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B : Journal of Engineering Manufacture. -2006. - Vol. 220, № 11. - P. 1845-1853.

55. Characterization and mechanical properties of cladded stainless steel 316L with nuclear applications fabricated using electron beam melting / I. A. Segura, J. Mireles, D. Bermudez [et al.] // Journal of Nuclear Materials. - 2018. - Vol. 507. - P. 164-176.

56. Optimization of Aging Temperature and Heat-Treatment Pathways in Additively Manufactured 17-4PH Stainless Steel / H. Chae, S. Lim, T. Lee [et al.] // Materials. - 2023. - Vol. 16, № 24. - P. 1-12.

57. Delgado J. Influence of process parameters on part quality and mechanical properties for DMLS and SLM with iron-based materials / J. Delgado, J. Ciurana, C. A. Rodriguez // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2012. - Vol. 60, № 5-8. - P. 601-610.

58. A review of laser engineered net shaping (LENS) build and process parameters of metallic parts / M. Izadi, A. Farzaneh, M. Mohammed, A. Khajepour // Rapid Prototyping Journal. - 2020. - Vol. 26, № 6. - P. 1059-1078.

59. Grzesik W. Hybrid additive and subtractive manufacturing processes and systems : A review // Journal of Machine Engineering. - 2018. - Vol. 18, № 4. - P. 524.

60. Electron beam additive manufacturing with wire - analysis of the process / M. S. W<?glowski, S. Blacha, J. Pilarczyk, D. Golanski // AIP Conference Proceedings. -2018. - Vol. 1960. - P. 1-6.

61. Jafari D. Wire and arc additive manufacturing : Opportunities and challenges to control the quality and accuracy of manufactured parts / D. Jafari, T. H. J. Vaneker, I. Gibson // Materials & Design. - 2021. - Vol. 202. - P. 1-50.

62. Effects of metal-vapor jet force on the physical behavior of melting wire transfer in electron beam additive manufacturing / J. Zhao, X. Song, J. Qi [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 220. - P. 243-250.

63. Research progress of post-processing of stainless steel additive manufacturing parts / H. Li, G. Li, R. Gao [et al.] // Acta Aeronautica et Astronautica Sinica. - 2022. - Vol. 43, № 4. - P. 1-26.

64. Selective laser melting and subtractive hybrid manufacture AISI420 stainless steel : evolution on surface roughness and residual stress / Y J. Zhang, B. Song, X. Zhao [et al.] // Journal of Mechanical Engineering. - 2018. - Vol. 54, № 13. - P. 170178.

65. Gong Y. Analysis of tool wear performance and surface quality in post milling of additive manufactured 316L stainless steel / Y Gong, P. Li // Journal of Mechanical Science and Technology. - 2019. - Vol. 33. - P. 2387-2395.

66. Microstructure and Room Temperature Compression Properties of TiAl Matrix Composites Reinforced by Ti-6Al-4V Particles / Y. Shen, X. Zhang, L. Wang [et al.] // Advanced Engineering Materials. - 2025. - Vol. 27, № 5. - P. 1-8.

67. Fine equiaxed p grains and superior tensile property in Ti-6Al-4V alloy deposited by coaxial electron beam wire feeding additive manufacturing / J. Zhang, Y. Yang, S. Cao [et al.] // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). - 2020. - Vol. 33. -P. 1311-1320.

68. Baufeld B. Wire based additive layer manufacturing : Comparison of microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V components fabricated by laser-beam deposition and shaped metal deposition / B. Baufeld, E. Brandl, O. Van der Biest // Journal of Materials Processing Technology. - 2011. - Vol. 211, № 6. - P. 11461158.

69. Keist J. S. Development of strength-hardness relationships in additively manufactured titanium alloys / J. S. Keist, T. A. Palmer // Materials Science and Engineering : A. - 2017. - Vol. 693. - P. 214-224.

70. Influence of finish machining on the surface integrity of Ti6Al4V produced by selective laser melting / S. Milton, M. Hassan, I. Ucun, K. Kaynak // Procedia College International pour la Recherche en Productique. - 2016. - Vol. 45. - P. 127130.

71. Machinability of SLM-produced Ti6Al4V titanium alloy parts / K. S. Al-Rubaie, G. Pintaude, J. Santos, H. J. Casteletti // Journal of Manufacturing Processes. -2020. - Vol. 57. - P. 768-786.

72. Influence of microstructure and hardness on machinability of heat-treated titanium alloy Ti-6Al-4V in end milling with polycrystalline diamond tools / S. A. Abbasi, P. Feng, Y. Ma [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2016. - Vol. 86. - P. 1393-1405.

73. Thermal study during milling of Ti6Al4V produced by Electron Beam Melting (EBM) process / S. Milton, M. Hassan, I. Ucun, K. Kaynak // Journal of Manufacturing Processes. - 2019. - Vol. 38. - P. 256-265.

74. Study of chip adhesion behavior in titanium alloy dry milling process based on image extraction technology / C. Li, G. Chen, X. Li [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2023. - Vol. 126. - P. 2633-2645.

75. Shokrani A. Comparative investigation on using cryogenic machining in CNC milling of Ti-6Al-4V titanium alloy / A. Shokrani, V. Dhokia, S. T. Newman // Machining Science and Technology. - 2016. - Vol. 20, № 3. - P. 475-494.

76. Astakhov V. P. The assessment of cutting tool wear // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2004. - Vol. 44, № 6. - P. 637-647.

77. New observations on wear characteristics of solid Al2O3/Si3N4 ceramic tool in high speed milling of additive manufactured Ti6Al4V / J. Dang, W. Zhang, Y Yang [et al.] // Ceramics International. - 2020. - Vol.46, № 5. - P. 5876-5886.

78. Airao J. Measurement and analysis of tool wear and surface characteristics in micro turning of SLM Ti6Al4V and wrought Ti6Al4V / J. Airao, H. Kishore, C. K. Nirala // Measurement. - 2023. - Vol. 206. - P. 1-14.

79. Liu Q. Experimental study of tool wear and its effects on cutting process of ultrasonic-assisted milling of Ti6Al4V / Q. Liu, J. Xu, H. Yu // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2020. - Vol. 108. - P. 2917-2928.

80. Ni C. Comparative investigation of tool wear mechanism and corresponding machined surface characterization in feed-direction ultrasonic vibration assisted milling

of Ti-6Al-4V from dynamic view / C. Ni, L. Zhu, Z. Yang // Wear. - 2019. - Vol. 436437. - P. 1-17.

81. Effect of material microstructure on tool wear behavior during machining additively manufactured Ti6Al4V / J. Dang, W. Zhang, Y Yang [et al.] // Archives of Civil and Mechanical Engineering. - 2020. - Vol. 20. - P. 1-15.

82. Лахтин Ю. М. Материаловедение / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1990. - 528 с.

83. Vahidshad Y. Effect of solution treatment and aging temperature on a' and Ti3Al (a2) phase formation and mechanical properties of water-quenched Ti-6Al-4V / Y Vahidshad, A. H. Khodabakhshi // Metallography, Microstructure, and Analysis. - 2022.

- Vol.11, №1. - P. 59-71.

84. Mur F. X. G. Influence of tempering temperature and time on the a'-Ti-6Al-4V martensite / F. X. G. Mur, D. Rodriguez, J. A. Planell // Journal of Alloys and Compounds. - 1996. - Vol. 234, №2. - P. 287-289.

85. Modern Machining Technology / L. N. L. de Lacalle, F. J. Campa, A. Lamikiz.

- Sawston : Woodhead Publishing, 2011. - Pt. 3 : Milling. - P. 213-303.

86. Research on efficient and stable milling using CNC small size tool / Y Luo, B. Zhao, H. Long [et al.] // International Society for Optics and Photonics. - 2011. - Vol. 7997. - P. 35-42.

87. Frictional and wear behaviour of AlCrN, TiN, TiAlN single-layer coatings, and TiAlN/AlCrN, AlN/TiN nano-multilayer coatings in dry sliding / W. Y. H. Liew, S. Yuan, B. K. A. Ngoi [et al.] // Procedia Engineering. - 2013. - Vol. 68. - P. 512-517.

88. Gant A. J. The wear and friction behaviour of engineering coatings in ambient air and dry nitrogen / A. J. Gant, M. G. Gee, L. P. Orkney // Wear. - 2011. - Vol. 271, № 9-10. - P. 2164-2175.

89. Cutting tools // Gesac. - [S. l. et a.]. - URL: https://gesac.net/product/category/cutting_tools (access date: 29.09.2025).

90. Study of the machinability of an Inconel 625 composite with added NiTi-TiB2 fabricated by direct laser deposition / A. Arlyapov, I. Karpov, A. Chumaevskii [et al.] // Metals. - 2022. - Vol.12, №11. - P. 1-13.

91. Kozlov V. Distribution of contact loads over the flank-land of the cutter with a rounded cutting edge / V. Kozlov, A. Gerasimov, A. Kim // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. - 2016. - Vol.124, №1. - P. 1-7.

92. Zhang J. Z. Surface roughness optimization in an end-milling operation using the Taguchi design method / J. Z. Zhang, J. C. Chen, E. D. Kirby // Journal of Materials Processing Technology. - 2007. - Vol.184, №1-3. - P. 233-239.

93. Structure, morphology, and mechanical properties of AlCrN coatings deposited by cathodic arc evaporation / A. Gilewicz, B. Warcholinski, P. Myslinski [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2019. - Vol. 28. - P. 15221531.

94. Stephenson D. A. Metal Cutting Theory and Practice / D. A. Stephenson, J. S. Agapiou. - Boca Raton : CRC Press, 2018. - 846 p.

95. Kumar K. M. Sustainable milling of Ti-6Al-4 V super alloy using AlCrN and TiAlN coated tools / K. M. Kumar, N. T. Mathew, M. Baburaj // Materials Today : Proceedings. - 2022. - Vol. 50. - P. 1732-1738.

96. W<?glowski M. S. Electron beam welding - Techniques and trends - Review / M. S. W?glowski, S. Blacha, A. Phillips // Vacuum. - 2016. - Vol. 130. - P. 72-92.

97. Wang D. Experimental measurement of vacuum evaporation of aluminum in Ti-Al, V-Al, Ti6Al4V alloys by electron beam / D. Wang, Z. Liu, W. Liu // Metals. -2021. - Vol. 11, № 11. - P. 1688.

98. Microstructure and corrosion properties of wire arc additively manufactured multi-trace and multilayer stainless steel 321 / X. Wang, Y Chen, X. Zhang [et al.] // Metals. - 2022. - Vol. 12, № 6. - P. 1-10.

99. Research Progress on the Relationship Between Microstructure and Properties of AISI 321 Stainless Steel / Z. Huang, L. Zhao, J. Zhang [et al.] // Applied Sciences. -2024. - Vol. 14, № 22. - P. 1-13.

100. Elmer J. W. Microstructural development during solidification of stainless steel alloys / J. W. Elmer, S. M. Allen, T. W. Eagar // Metallurgical Transactions A. -1989. - Vol. 20. - P. 2117-2131.

101. Lee W. I. A model of the manufacturing process of thermoplastic matrix composites / W. I. Lee, G. S. Springer // Journal of composite materials. - 1987. - Vol. 21. - P. 1017-1055.

102. Wire-based additive manufacturing of Ti-6Al-4V using electron beam technique / F. Pixner, W. Plancher, T. Petter [et al.] // Materials. - 2020. - Vol. 13, № 15.

- P. 1-23.

103. Effect of prior plastic deformation and deformation rate on the corrosion resistance of AISI 321 austenitic stainless steel / A. A. Tiamiyu, C. Szpunar, A. Odeshi, J. Langelier // Materials Science and Engineering : A. - 2019. - Vol. 745. - P. 1-9.

104. Corrosion behavior of metastable AISI 321 austenitic stainless steel: Investigating the effect of grain size and prior plastic deformation on its degradation pattern in saline media / A. A. Tiamiyu, B. Egbewande, R. Sadiku, O. Oluwole // Scientific Reports. - 2019. - Vol. 9, № 1. - P. 1-18.

105. Gupta R. K. The influence of nanocrystalline structure and processing route on corrosion of stainless steel : A review / R. K. Gupta, N. Birbilis // Corrosion Science.

- 2015. - Vol. 92. - P. 1-15.

106. Application of Neural Network Models with Ultra-Small Samples to Optimize the Ultrasonic Consolidation Parameters for 'PEI Adherend/Prepreg (CF-PEI Fabric)/PEI Adherend' Lap Joints / D. Yu. Stepanov, D. Tian, V. O. Alexenko [et al.] // Polymers. - 2024. - Vol. 16, № 4. - P. 1-24.

107. Draper N. R. Applied Regression Analysis / N. R. Draper, H. Smith. -Hoboken : Wiley, 2014. - 736 p.

108. Куприенко Н. В. Корреляционно-регрессионный анализ / Н. В. Куприенко, О. А. Пономарёва, Д. В. Тихонов. - СПб. : Изд-во Политехн. Ун-та, 2008. - 118 с.

109. Yan X. Linear Regression Analysis : Theory and Computing / X. Yan, X. Su.

- Singapore : World Scientific, 2009. - 328 p.

110. Haykin S. Neural Networks and Learning Machines / S. Haykin. - London : Pearson Education, 2009. - 936 p.

111. Swingler K. Applying Neural Networks : A Practical Guide / K. Swingler. -San Francisco : Morgan Kaufman Publishers Inc., 1996. - 303 p.

112. Springer H. Bulk combinatorial design of ductile martensitic stainless steels through confined martensite-to-austenite reversion / H. Springer, M. Belde, D. Raabe // Materials Science and Engineering : A. - 2013. - Vol. 582. - P. 235-244.

113. Kostina M. V. Corrosion-resistant steels based on Fe~13% Cr : Heat treatment, corrosion-and wear resistance. Review / M. V. Kostina, O. A. Bannykh, V. M. Blinov // Izvestiya. Ferrous Metallurgy. - 2023. - Vol. 66, № 1. - P. 8-26.

114. Tian Y Laser powder bed fusion of ultra-high-strength 420 stainless steel : microstructure characterization, texture evolution and mechanical properties / Y Tian, K. Chadha, C. Aranas // Materials Science and Engineering : A. - 2021. - Vol. 805. - P. 18.

115. Liverani E. Additive manufacturing of AISI 420 stainless steel : Process validation, defect analysis and mechanical characterization in different process and post-process conditions / E. Liverani, A. Fortunato // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2021. - Vol. 117, № 3. - P. 809-821.

116. Isfahany A. N. The effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion behavior of AISI420 martensitic stainless steel / A. N. Isfahany, H. Saghafian, G. Borhani // Journal of Alloys and Compounds. - 2011. - Vol. 509, № 9. - P. 39313936.

117. López F. A. Continuous cooling transformations in martensitic stainless steels / F. A. López, C. Garcia, V. López // Iron and Steel Institute of Japan International. - 1994. - Vol. 34, № 6. - P. 516-521.

118. De Andrés C. G. Control of M23C6 carbides in 0.45 C-13Cr martensitic stainless steel by means of three representative heat treatment parameters / C. G. De Andrés, G. Caruana, L. F. Alvarez // Materials Science and Engineering : A. - 1998. -Vol. 241, № 1-2. - P. 211-215.

119. De Andrés C. G. Effects of carbide-forming elements on the response to thermal treatment of the X45Cr13 martensitic stainless steel / C. G. De Andrés,

M. Bartolomé, C. Capdevila // Journal of Materials Science. - 1998. - Vol. 33, № 16. -P. 4095-4100.

120. Calliari I. Investigation of microstructure and properties of a Ni-Mo martensitic stainless steel / I. Calliari, M. Zanesco, E. Ramous // Materials & Design. -2008. - Vol. 29, № 1. - P. 246-250.

121. López-Hirata V. M. Homogenizing Treatment of AISI 420 Stainless and AISI 8620 Steels / V. M. López-Hirata, J. L. González-Velázquez, M. H. Hernández-Sánchez // Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2024 : book of abstracts, Orlando, United States, 3-7 March 2024. - Berlin, 2024. - P. 497-505.

122. In situ heat treatment in selective laser melted martensitic AISI 420 stainless steels / P. Krakhmalev, I. Yadroitsava, G. Fredriksson, I. Yadroitsev // Materials & Design. - 2015. - Vol. 87. - P. 380-385.

123. Lippold J. C. Welding metallurgy and weldability of stainless steels / J. C. Lippold, D. J. Kotecki. - Hoboken : John Wiley & Sons, 2005. - 357 p.

124. Characterization of wire arc additive manufacturing 2Cr13 part : Process stability, microstructural evolution, and tensile properties / J. Ge, J. Lin, Y. Chen [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 748. - P. 911-921.

125. Microstructural distribution and anisotropic tensile behavior in a 2Cr13 martensitic stainless steel thin wall fabricated by wire arc additive manufacturing / Z. Lyu, Y. Li, Y Liu [et al.] // Materials Today Communications. - 2021. - Vol. 29. - P. 18.

126. On the microstructure and corrosion behavior of wire arc additively manufactured AISI 420 stainless steel / M. Kazemipour, J. H. Lunde, S. Salahi [et al.] // TMS 2020 149th Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings : book of abstracts, San Diego, United States, 23-27 February 2020. - Pittsburgh, 2020. - P. 435448.

127. Hai-Dong Q. Influence of temperature on lattice constants of martensite and ferrite / Q. Hai-Dong, W. Cheng-Wu, L. Hui-Ji // Acta Physica Sinica. - 2022. - Vol. 71, № 9. - P. 1-9.

128. Soleimani M. Transformation-induced plasticity (TRIP) in advanced steels : A review / M. Soleimani, A. Kalhor, H. Mirzadeh // Materials Science and Engineering : A. - 2020. - Vol. 795. - P. 1-14.

129. Ultra-high strength martensitic 420 stainless steel with high ductility / K. Saeidi, D. L. Zapata, F. Lofaj [et al.] // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 29. - P. 1-6.

130. Establishing Rational Processing Parameters for Dry Finish-Milling of SLM Ti6Al4V over Metal Removal Rate and Tool Wear / S. V. Panin, A. V. Filippov, M. Qi, [et al.] // Construction Materials. - 2025. - Vol. 5, № 53. - P. 1-23. - URL: https://www.mdpi.com/2673-7108/5/3/53 (access date: 05.08.2025).

131. Comprehensive Analysis of Microstructure and Mechanical, Operational, and Technological Properties of AISI 321 Austenitic Stainless Steel at Electron Beam Freeform Fabrication / S. V. Panin, M. Qi, D. Y. Stepanov [et al.] // Construction Materials. - 2025. - Vol. 5, № 62. - P. 1-20. - URL: https://www.mdpi.com/2673-7108/5/3/62 (access date: 30.08.2025).

132. Production of workpieces from martensitic stainless steel using electron-beam surfacing and investigation of cutting forces when milling workpieces / N. V. Martyushev, V. N. Kozlov, M. Qi [et al.] // Materials. - 2023. - Vol. 16, № 13. - P. 1-22. - URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/16/13/4529(access date: 22.02.2023).

133. Фрезерование заготовок из мартенситной стали 40Х13, полученных с помощью аддитивных технологий / Н. Мартюшев, А. Козлов, М. Ци [и др.] // Обработка металлов : технология, оборудование, инструменты. - 2023. - Т. 25, № 4. - С. 74-89.

155

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акт о внедрении результатов в учебном процессе