Структурообразование переходных зон мультиматериалов, полученных методом селективного лазерного плавления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Репнин Арсений Вячеславович

• Репнин Арсений Вячеславович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Репнин Арсений Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Технологические особенности получения мультиматериалов методами аддитивного производства

1.2 Мультиматериалы на основе однородных сплавов, полученные методом селективного лазерного плавления

1.3 Мультиматериалы на основе разнородных свариваемых сплавов, полученные методом селективного лазерного плавления

1.4 Мультиматериалы на основе разнородных несвариваемых сплавов, полученные методом селективного лазерного плавления

1.5 Оборудование для изготовления мультиматериалов методом селективного лазерного плавления

1.6 Выводы по главе. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исследуемые мультиматериалы

2.2 Оборудование для изготовления мультиматериальных образцов методом селективного лазерного плавления

2.3 Методы исследования мультиматериальных образцов

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И ОФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МУЛЬТИМАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ ВТ6/ВТ1-0, АЬ8110Ма/АЬ-81-Ма-Ш И 3^/ЕЕМ36, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

3.1 Исследование пористости и микроструктуры мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0

3.2 Исследование химического состава и твердости мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0

3.3 Исследование механических свойств мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0

3.4 Исследование роста усталостной трещины мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0

3.5 Проведение фактографических исследований мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0

3.6 Исследование пористости и микроструктуры мультиматериальных образцов AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Cu

3.7 Исследование химического и фазового состава мультиматериальных образцов AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Cu

3.8 Исследование твердости и механических свойств мультиматериальных образцов AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Cu

3.9 Исследование пористости и микроструктуры мультиматериальных образцов 316L/FeNi36

3.10 Исследование химического и фазового составов, а также твердости мультиматериальных образцов 316L/FeNi36

3.11 Исследование функциональных свойств мультиматериальных образцов 316L/FeNi36

3.12 Выводы по главе

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МУЛЬТИМАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ ВЖ159/БрХЦрТ В, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

4.1 Исследование влияния параметров печати на пористость переходных зон мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В

4.2 Исследование влияния термической обработки на микроструктуру и химический состав переходных зон мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В

4.3 Исследование фазового состава мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В

4.4 Исследование микротвердости в переходных зонах мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В

4.5 Исследование механических свойств мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В

4.6 Исследование влияния подхода изготовления мультиматериальных образцов системы ВЖ159/БрХЦрТ В с изменением химического состава в трех направлениях

4.7 Выводы по главе

ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МУЛЬТИМАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ TI6AL4V/INCONEL 718 И Э^/ЖП, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

5.1 Исследование дефектов и микроструктуры в переходных зонах мультиматериалов ^6А14У/1псопе1

5.2 Исследование химического и фазового составов мультиматериалов Ti6Al4V/Inconel

5.3 Исследование микротвердости, механических свойств и проведение фрактографического анализа мультиматериалов ^6А14У/1псопе1

5.4 Исследование дефектов в переходной зоне мультиматериалов 3^/№Л

5.5 Исследование фазового состава мультиматериалов 316L/NiTi

5.6 Исследование микроструктуры и химического состава в переходной зоне мультиматериалов 316L/NiTi

5.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

147

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурообразование переходных зон мультиматериалов, полученных методом селективного лазерного плавления»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований и результатов работы обуславливается указом Президента Российской Федерации от 28 февраля 2024 г. № 145 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации». В рамках использования результатов работы возникает возможность создания сквозной технологии -«Технологии новых материалов и веществ, их моделирования и разработки». Выполнение работы соответствует реализации концепцией технологического развития на период до 20Э0 года в целях развития высокотехнологичных отраслей экономики РФ (распоряжение Правительства РФ от 20.05.202Э г. № 1315-р «Достижение технологического суверенитета, переход к инновационно ориентированному экономическому росту, технологическое обеспечение устойчивого развития производственных систем - такие цели изложены в Концепции технологического развития страны до 20Э0 года». Инновационными продуктами являются изделия с объемным изменением состава-структуры-свойств. Критической технологией является мультиматериальная 3D-печать. Также работа соответствует распоряжению Правительства РФ от 14.07.2021 г. № 1913-р «Об утверждении Стратегии развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 20Э0 года» и постановлению Правительства РФ от 15 апреля 202Э г. № 60Э «Об утверждении приоритетных направлений проектов технологического суверенитет и проектов структурной адаптации экономики Российской Федерации».

Из-за повышения эксплуатационных требований к изделиям использование материалов однородных по составу является не перспективным способом удовлетворения новым требованиям. В связи с этим имеются перспективы использования материалов неоднородных по составу. Их применение позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики изделий. Пространственное изменение состава можно разделить на два вида: постепенное изменение (функционально-градиентные материалы) и резкое изменение (покрытия, биметаллы и т. д.). В послед-

нее время большую популярность набирают мультиматериалы. Это такие материалы, в которых, с одной стороны, нет резкого изменения состава, но также отсутствует выраженный градиент. Подобного рода промежуточное положение позволяет реализовывать преимущества двух видов материалов с пространственным изменением состава и при этом снизить влияние их недостатков. Получать материалы с пространственным изменением состава можно традиционными технологиями производства. Для получения функционально-градиентных изделий используется центробежное литье, самораспространяющийся высокотемпературный синтез и т. д. Для нанесения покрытий применяется газотермическое напыление, холодное газодинамическое напыление и т. д. Изготавливать биметаллы можно наплавкой, вакуумно-диффузионной сваркой и т. д. В связи с технологическими ограничениями традиционных технологий не удается полностью раскрыть потенциал материалов с пространственным изменением химического состава, так как получать изделия сложной формы не эффективно, а иногда невозможно. Для решения данной проблемы имеется возможность использования новых технологий - аддитивного производства (АП). Особенности данного метода изготовления изделий позволяют реализовать новую уникальную возможность создания пространственного изменения состава-структуры-свойств изделий (трехмерное изменение химического состава обуславливает трехмерное изменение свойств), что было недоступно для традиционных технологий. Например, используя АП можно успешно изготавливать изделия с мультиматериальным строением.

Первая установка АП для изготовления мультиматериалов представляла собой 3Э-принтер, работающий по технологии экструзии материала (полимеров), который был разработана в 2006 году. Данная установка имела 2 сопла для подачи разнородных материалов, что обеспечивало возможность изготовления мультима-териалов. Со временем количество 3Э-принтеров, использующих мультиматери-альную печать полимеров, увеличилось, а затем появились и 3Э-принтеры, использующие металлы и керамику. Так как с технологической точки зрения процессы изготовления мультиматериалов из металлов и керамики методом АП более слож-

ные, то это с одной стороны это сдерживает внедрение данного подхода в промышленность, но с другой открывает новые возможности в проведении исследований. В целом можно проследить положительную динамику роста публикаций на тему исследований мультиматериалов из металлов от года к году, что говорит о значимости проводимых исследований. С 2017 года начались наиболее активные исследования, что может быть связано с расширением технологический возможностей получения мультиматериалов из металлов методом АП. То есть данной теме исследований еще нет и 10 лет, что может говорить о наличии большого объема неисследованных вопросов. Области знаний, к которым относят исследования мульти-материалов в основном связаны с инженерией, материаловедением, физикой и т. д.

Реализация подхода изготовления мультиматериалов методом АП позволяет создать сквозную технологию получения изделий. В данном подходе исходным шагом является проведение моделирования процесса эксплуатации изделий для выявления зон с различной реакцией на внешнее воздействие. Далее на основе полученных реакций для разных зон выбирается тот материал, свойства которого наиболее эффективно удовлетворяют заданным требованиям. На этом шаге происходит создание мультиматериального строения или другими словами - получение мультиматериала. После этого выбирается технология АП, которая будет применяться для изготовления мультиматериальных изделий. Последним шагом является изготовление изделия с мультиматериальным строением методом АП.

Проводимые исследования и технические прорывы по теме мультиматериа-лов, получаемых методом АП, обуславливают существенный прогресс для мировой промышленности и науки в различных областях применения. Это особенно актуально для высокотехнологичных областей, например, аэрокосмической промышленности, поскольку мультиматериальное строение помогает облегчать конструкции изделий. Кроме того, технологические прорывы, связанные с мультиматериа-лами, привели к большим достижениям в области медицины. Значительный прогресс был достигнут в изготовлении мультиматериальных протезов, биоградиент-

ных полимеров для инкапсуляции клеток, а также систем доставки лекарств. Использование 40-печати мультиматериалов также находит широкое применение в области медицины и робототехники.

Говоря об изготовлении мультиматериалов из металлов методом АП, выделяют два основных метода: прямое лазерное выращивание (ПЛВ) и селективное лазерное плавление (СЛП). Стоит отметить, что ПЛВ упрощает процесс создания мультиматериальных изделий за счёт возможности использования нескольких порошковых питателей и значительной скорости процесса изготовления. В свою очередь, использование СЛП позволяет получать изделия более сложной формы с повышенной точностью, что говорит об особых перспективах данного метода. В мультиматериальном СЛП можно встретить различные комбинации металлов и сплавов в одном изделии. В исследовательских работах наибольшее распространение получили такие мультиматериалы, как нержавеющие стали/медные сплавы, нержавеющие стали/жаропрочные никелевые сплавы, жаропрочные никелевые сплавы/медные сплавы и т. д. Так как технология мультиматериального СЛП достаточно новое исследовательское направление, как и мультиматериальное АП в целом, то на данный момент не сформировано исследовательских школ, но есть ряд лабораторий, которые занимаются исследованиями в данном направлении.

Исследовательская лаборатория в университете Минью (Брага, Португалия) под руководством профессора Filipe Samuel Correia Pereira Da Silva имеет большой опыт в исследовании мультиматериалов, полученных методом СЛП. В частности, проводились исследования мультиматериалов Ti6Al4V/CoCrMo, SS420/Cu, Ti6Al4V/NiTi и др. Лаборатория в Государственном университете Вашингтона под руководством профессора Amit Bandyopadhyay проводила исследования получения таких мультиматериалов, как Ti6Al4V/Inconel 718 и SS410/Ti6Al4V методом прямого подвода энергии и материала. Из китайских исследовательских лабораторий можно отметить Харбинский инженерный университет с лабораторией во главе с Shoufeng Yang, которые проводили ряд исследований мультиматериала SS316L/In-conel 718. А также Хуачжунский университет науки и технологии и лабораторию

Yusheng Shi - исследование мультиматериалов SS316L/CuSn10. Из российских лабораторий, которые занимаются исследованиями мультиматериалов, полученных методом СЛП, выделяется лаборатория Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого под руководством Поповича Анатолия Анатольевича. Проводились работы, связанные с исследованием мультиматериалов CP-Ti/Ti6Al4V, CuCr1Zr/Inconel 718 и д.р.

Из литературного обзора последних исследований мультиматериалов, получаемых методом СЛП видно, что проводились исследования структуры, химического и фазового состава, а также механических свойств. Стоит отметить, что остаются неисследованными более специфические свойства, например вязкость разрушения. Малоизучен мультиматериал жаропрочный никелевый сплав/жаропрочная бронза: отсутствует информация о фазовом составе переходной зоны между двумя сплавами и о механических свойствах. Исследований, связанных с формированием переходного слоя из металлов и сплава в мультиматериалах титановый сплав/жаропрочный никелевый сплав или титановый сплав/нержавеющая сталь, полученных методом СЛП, не так много, что обуславливает проведение дополнительных исследований. Также на основе литературных данных для систематизации нынешних и будущих исследований можно сформировать классификацию мультиматери-алов, полученных методом СЛП: а) мультиматериалы на основе однородных сплавов; б) мультиматериалы на основе разнородных свариваемых сплавов; в) мультиматериалы на основе разнородных несвариваемых сплавов.

Актуальность работы подтверждается финансированием данной тематики за счет научного граната РНФ № 23-79-30004, финансовой поддержки Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение о предоставлении субсидии № 075-03-2023-004), субсидии по соглашению с Минобрнауки России от 25.04.2024 № 075-15-2024-562: «Научные основы создания природоподоб-ных материалов и конструкций с заданным комплексом свойств с использованием передовых технологий цифрового проектирования, моделирования и аддитивного производства», а также финансовой поддержки Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на основании "Соглашения о предоставлении

гранта в форме субсидии из федерального бюджета на осуществление государственной поддержки создания и развития научных центров мирового уровня, выполняющих исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" от 20 апреля 2022 г. № 075-15-2022-311.

Цель данной работы - установить структурно-фазовые особенности переходной зоны в мультиматериалах различных систем, полученных методом СЛП, а также оценить её влияние на механические и функциональные свойства мультима-териалов на основе однородных сплавов - системы ВТ6/ВТ1-0, А18И0М§/А1-81-М^-Си и 316L/FeNi64, на основе разнородных свариваемых сплавов - система ВЖ159/БрХЦрТ В, на основе разнородных несвариваемых сплавов - системы ША14УЛпсопе1 718 и 3^/№Л.

В соответствие с целью работы определены следующие задачи:

1. Исследовать влияние процесса СЛП на структурно-фазовое состояние переходной зоны мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0, А18И0М§/А1-81-М§-Си и 316L/FeNi64, полученных методом СЛП. Проанализировать химический состав и твердость переходной зоны мультиматериальных образцов. Исследовать эффект мультиматериального строения ВТ6/ВТ1-0 на механические свойства и вязкость разрушения. Оценить влияние различного содержания Си в порошковой смеси AlSi10Mg+Cu на механические свойства мультиматериальных образцов А18И0М§/А1-8кМ§-Си. Проанализировать функциональные свойства мультимате-риала 316L/FeNi64 (изменение формы);

2. Проанализировать влияние технологического процесса СЛП на дефекто-образование, а также структурообразование в переходной зоне мультиматериаль-ных образцов ВЖ159/БрХЦрТ В. Исследовать влияние термической обработки на структуру, химический и фазовый составы, а также твердость переходной зоны. Оценить влияние переходной зоны на механические свойства мультиматериальных образцов;

3. Отработать технологию изготовления мультиматериальных образцов ^6А14У/1псопе1 718 и 316L/NiTi методом СЛП, за счет формирования переходных

слоев. Провести исследования формирования микроструктуры, химического и фазового состава, а также твердости переходной зоны мультиматериальных образцов. Определить влияние использования различных переходных слоев на механические свойства мультиматериальных образцов.

Работа имеет следующую научную новизну:

1. Установлено влияние параметров СЛП на структурно-фазовое состояние переходной зоны мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0. Показано, что микроструктура переходной зоны характеризируется как структурой присущей сплаву ВТ6 (ламели из а+Р фаз), так и структурой свойственной ВТ1-0 (структура корзинного плетения, состоящая из а-фазы). Выявлено наличие градиентного изменения содержания А1 и V при переходе от сплава ВТ6 к сплаву ВТ1-0. Установлено, что мультиматериальное строение обеспечивает возможность локального повышения вязкости разрушения.

2. Установлены свойства мультиматериальных образцов AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Си с различным содержанием Си в порошковой смеси AlSi10Mg+Cu. Для получения наиболее высоких значений прочностных свойств рекомендовано ограничение максимального количества Си до 3-4 мас. %. Такая добавка, во-первых, позволяет создавать область мультиматериала с повышенной твердостью - значения твердости выше на 30 % по сравнению с областью AlSi10Mg. Во-вторых, обеспечивать значения механических свойств мультиматериальных образцов на уровне чистого AlSi10Mg.

3. Установлено влияние строения мультиматериальных образцов 316L/FeNi36 на функциональные свойства (изменение формы). В плоском образце с продольным разделением материалов увеличение соотношения сплава 316L к FeNi36 (более чем 2 к 1) и общей толщины образца (более чем 750 мкм) негативно сказывается на функциональных свойствах (оптимальная толщина из рассмотренных - 750 мкм, где 250 мкм - FeNi36 и 500 мкм - 316L). При оптимальной толщине и соотношении материалов максимальное перемещение составляет 0,05L (где L -

длина образца). Характер изменения формы напрямую связан с коэффициентом линейного расширения FeNi36. Наиболее эффективная область температур с точки зрения реализации эффекта изменения формы - 25-215°С.

4. Установлена взаимосвязь между параметрами СЛП и пористостью переходной зоны мультиматериальных образцов ВЖ159/БрХЦрТ В. Повышение плотности энергии (до 120-140 Дж/мм3) приводит к снижению пористости в переходной зоне ВЖ159/БрХЦрТ В, а её ширина при данных параметрах составляет ~ 300 мкм. Установлено, что после проведения испытаний на растяжение в изломе переходная зона характеризуется особенностями сплава БрХЦрТ В (наличие ямок и отсутствие гладкого рельефа) и сплава ВЖ159 (наличие микротрещин).

5. Определено влияние использования переходного слоя из чистых металлов - Си и № на структурообразование, химический и фазовый составы, а также твердость и механические свойства мультиматериальных образцов ^6А14У/1псопе1 718. Установлено, что использование выбранных параметров печати обуславливает формирование переходных зон различной ширины: более широкие переходные зоны формируются на границе ^6А14У/Си и Си/ИЪ. Получено, что при использовании переходных слоев в мультиматериальных образцах не наблюдается формирование охрупчивающих интерметаллидов. Мультиматериальные образцы с переходными слоями из Си+ИЪ имеют значения механических свойств выше (предел прочности ~ 910 МПа), чем мультиматериальные образцы с одним переходным слоем из Си (предел прочности ~ 790 МПа).

6. Установлены физико-химические закономерности влияния переходного слоя из сплава СоС^еММп в мультиматериальных образцах 316L/NiTi на их структуру и свойства при изготовлении методом СЛП. Показано, что в переходной зоне образуется островковая макросегрегация, которая возникает под действием эффекта Марангони. Анализ фазового и химического состава, а также твердости показал, что в островковых макросегрегациях возможно образование окручивающего интерметаллида FeTi.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Даны практические рекомендации по выбору ширины слоев более пластичного материала в мультиматериальных образцах ВТ6/ВТ1-0 (из рассмотренных вариантов - 600 мкм ВТ1-0 и 1200 мкм ВТ6). Использование разработанной методики может повысить трещиностойкость, например, в дисках компрессора газотурбинных двигателях из сплава ВТ6, где в качестве более вязких слоев может выступать сплав ВТ1 -0;

2. Выявлено оптимальное количество меди, которое обеспечивает наибольшее повышение свойств при её добавлении к порошку сплава AlSi10Mg в мультиматериальных образцах AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Cu (до 3-4 мас. %);

3. Установлено соотношение сплавов 316L и FeNi64 в мультиматериальном образце, которое обеспечивает наиболее высокие функциональные свойства (изменение формы) в мультиматериальных образцах 316L/FeNi36 (250 мкм FeNi64 и 500 мкм 316L). Полученные изделия с подобного рода строением могут найти применение при создании роботизированных систем;

4. Разработаны режимы изготовления мультиматериальных образцов ВЖ159/БрХЦрТ В методом СЛП, обеспечивающие минимальное количество дефектов. Для переходной зоны БрХЦрТ В/ВЖ159 - 325-375 Дж/мм3, для ВЖ159/БрХЦрТ В - 120-140 Дж/мм3.

5. Определены металлы (Си и №), которые могут быть использованы в качестве переходных слоев в мультиматериалах ^6А14^1псопе1 718 для бездефектного формирования изделий с высокими прочностными свойствами и сниженной массой. Данная методика изготовления может быть использована при производстве изделий газотурбинных двигателей, в которых необходимо сочетание высокой жаропрочности и обеспечение снижения массы;

6. Спроектировано и изготовлено оборудование для получения мультимате-риальных изделий с трехмерным изменением химического состава методом СЛП.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Особенности изготовления и формирования структурно-фазового состояния мультиматериалов различных систем, полученных методом СЛП;

2. Результаты исследования закономерностей структурообразования в переходной зоне мультиматериальных образцов ВТ6/ВТ1-0, оказывающих влияние на вязкость разрушения;

3. Особенности изменения структурно-фазового состояния переходной зоны и формирования свойств мультиматериальных образцов AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Cu;

4.Результаты исследования влияния мультиматериального строения 316L/FeNi64 на функциональные свойства (изменение формы);

5. Результаты исследования влияния технологических параметров СЛП и термической обработки на структурообразование в переходной зоне и формирование свойств мультиматериальных образцов ВЖ159/БрХЦрТ В;

6. Особенности изготовления изделий ^6А14У/1псопе1 718 с использованием переходных слоев из Си и и мультиматериальных изделий 316L/NiTi с использованием переходного слоя из ВЭС - СоСгБеММп.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы, содержит 161 машинописный лист, включая 90 рисунков, 28 таблиц, 126 наименования библиографических ссылок.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, показана научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе работы на основании литературных данных проведен анализ современного состояния вопроса исследования мультиматериалов, получаемых методом СЛП, а также оборудования для их изготовления. Осуществлен выбор муль-тиматериалов для проведения исследований, выбор принципов работы оборудования для проектирования и изготовления установки мультиматериальной печати методом СЛП. Сформулированы цели и задачи работы.

Во второй главе приводится описание используемых в работе исходных порошковых сплавов для изготовления мультиматериалов, оборудования для изготовления мультиматериальных образцов и методы исследования мультиматериаль-ных образцов с описанием оборудования.

В третьей главе представлены результаты исследований пористости, микроструктуры, химического состава, твердости и механических свойств мультимате-риальных образцов ВТ6/ВТ1-0, полученных методом СЛП. Кроме того, приведены результаты исследования роста усталостной трещины и фактографические исследования мультиматериальных образцов. Также исследованы мультиматериалы AlSi10Mg/Al-Si-Mg-Cu и 316L/FeNi36.

Четвертая глава посвящена структурообразованию и формированию свойств мультиматериалов ВЖ159-БрХЦрТ В, полученных методом СЛП. В данной главе отражены результаты исследований влияния параметров печати на пористость переходных зон мультиматериальных образцов; результаты влияния термической обработки на микроструктуру и химический состав переходных зон; результаты исследований фазового состава, микротвердости и механических свойств мультима-териальных образцов.

В пятой главе представлены результаты исследований дефектов в переходной зоне, микроструктуры, фазового и химического составов, твердости, а также механических свойств мультиматериалов с переходным слоем. Было рассмотрено два мультиматериала: Ti6Al4V/Inconel 718 с переходными слоями из Cu и Cu+Nb, и 316L/NiTi с переходным слоем из ВЭС - CoCrFeNiMn.

Личный вклад автора состоит в планировании исследований, изготовлении образцов для проведения исследований, подготовки оборудования для проведения исследований, проведение исследований, обработке результатов проведенных исследований, анализе результатов проведенных исследований. По теме диссертации опубликовано 9 статей в рецензируемых журналах, индексируемых базами данных Web of Science и Scopus, в том числе 4 публикации в журналах 1-го и 2-го квартилей (Q1 и Q2). Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях: «Современные материалы, передовые производственные технологии и оборудование для них», 2023 г. Санкт-Петербург; «Международная научно-практическая конференция «AET 2024», 2024 г. Санкт-Петербург; Advanced Mechanics: Structure, Materials, Tribology, 2024 г. Самарканд.

Соискатель хотел бы выразить благодарность научному руководителю -д.т.н., проф., директору ИММиТ Поповичу Анатолию Анатольевичу за поддержку и наставничество на всех этапах выполнения диссертации, а также своему рабочему коллективу - сотрудникам Лаборатории "Синтез новых материалов и конструкций" за помощь в проведении исследований.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Технологические особенности получения мультиматериалов методами

аддитивного производства

Использование при проектировании и изготовлении изделий нескольких материалов (создание мультиматериального строения, мультиматериалов) позволяет повысить их эксплуатационные характеристики [1, 2, 3]. Это особенно актуально для таких высокотехнологичных областей производства, как аэрокосмическая отрасль, энергетика, автомобилестроение, биомедицина и т.д. [4]. Осуществить повышение эксплуатационных характеристик становится возможным за счет локального изменения состава-структуры-свойств изделий. На данный момент имеются различные производственные технологии, используя которые можно изготавливать мультиматериальные изделия - химическое осаждение из газовой фазы, центробежное литье, искровое плазменное спекание и т.д. [5]. В основном данные методы представляют собой технологии получения заготовок или изделий простой формы, а также нанесение покрытий, что делает их применение крайне ограниченным. Для создания сложнопрофильных мультиматериальных изделий перспективным является использование аддитивных технологий [6, 7, 8]. Реализация подхода создания мультиматериального строения с использованием аддитивных технологий осуществляется по следующей схеме (рисунок 1.1):

1) Создание 3Э-модели исходного изделия до его улучшения;

2) Задание свойств материала и граничных условий для компьютерного моделирования процесса эксплуатации;

3) Компьютерное моделирование процесса эксплуатации изделия;

4) Выделение зон изделия с различными реакциями на внешние воздействие;

5) Генерация новой 3Э-модели с различными по свойствам зонами на основании реакций на внешние воздействие;

6) Задание материалов для каждой зоны на основании необходимых свойств;

7) Изготовление мультиматериального изделия;

8) Лабораторные испытания изделия для определения характеристик детали на соответствие требуемой функциональности.

Рисунок 1.1 - Схема повышения эксплуатационных характеристик изделий за счет создания мультиматериального строения (на примере использования аддитивных технологий) [9]

Аддитивные технологии (АТ, аддитивное производство, АП) - производственные технологии для изготовления изделий (печати изделий) за счет послойного добавления (склеивания, спекания, наплавки, сплавления и т. д.) материала в соответствии с его цифровой моделью. Данная технология обладает рядом преимуществ: значительная свобода проектирования по сравнению с традиционными технологиями, повышение скорости производства новых изделий, снижение затрат при мелкосерийном производстве изделий сложной конструкции, создание персонализированной продукции, сокращение числа технологических операций, сокращение цепочек поставок, повышение экологичности производства и т.д. [10, 11].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Репнин Арсений Вячеславович, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Bandyopadhyay, A. Additive manufacturing of bimetallic structures / A. Bandyopadhyay, Y. Zhang, B. Onuike // Virtual and Physical Prototyping. - 2022. -Vol. 17. - № 2. - P. 256-294.

2. Hasanov, S. Review on Additive Manufacturing of Multi-Material Parts: Progress and Challenges / S. Hasanov, S. Alkunte, M. Rajeshirke et al. // Journal of Manufacturing and Materials Processing. - 2021. - Vol. 6. - № 1. - P. 4.

3. Nandhakumar, R. A process parameters review on selective laser melting-based additive manufacturing of single and multi-material: Microstructure, physical properties, tribological, and surface roughness / R. Nandhakumar, K. Venkatesan // Materials Today Communications. - 2023. - Vol. 35. - P. 105538.

4. Bandyopadhyay, A. Alloy design via additive manufacturing: Advantages, challenges, applications and perspectives / A. Bandyopadhyay, K. D. Traxel, M. Lang et al. // Materials Today. - 2022. - Vol. 52. - P. 207-224.

5. Naebe, M. Functionally graded materials: A review of fabrication and properties / M. Naebe, K. Shirvanimoghaddam // Applied Materials Today. - 2016. -Vol. 5. - P. 223-245.

6. Zhang, C. Additive manufacturing of functionally graded materials: A review / C. Zhang, F. Chen, Z. Huang et al. // Materials Science and Engineering A. - 2019. -Vol. 764. - P. 223-245.

7. Nazir, A. Multi-material additive manufacturing: A systematic review of design, properties, applications, challenges, and 3D printing of materials and cellular metamaterials / A. Nazir, O. Gokcekaya, K. Md Masum Billah et al. // Materials & Design. - 2023. - Vol. 226. - P. 111661.

8. Srivastava, M. A review of various materials for additive manufacturing: Recent trends and processing issues / M. Srivastava, S. Rathee, V. Patel et al. // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - Vol. 21. - P. 2612-2641.

9. Hasanov, S. Review on Additive Manufacturing of Multi-Material Parts:

Progress and Challenges / S. Hasanov, S. Alkunte, M. Rajeshirke et al. // Journal of Manufacturing and Materials Processing. - 2021. - Vol. 6. - № 1. - P. 4.

10. Attaran, M. The rise of 3-D printing: The advantages of additive manufacturing over traditional manufacturing / M. Attaran // Business Horizons. - 2017. - Vol. 60. -№ 5. - P. 677-688.

11. Beaman, J. J. Additive Manufacturing Review: Early Past to Current Practice / J. J. Beaman, D. L. Bourell, C. C. Seepersad, D. Kovar // Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME. - 2020. - Vol. 142. - № 11.

12. Kalyan, M. V. . S. Latest trends in Additive manufacturing / M. V. S. Kalyan, H. Kumar, L. Nagdeve // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2021. - Vol. 1104. - № 1. - P. 012020.

13. Wook Heo, T. An overview of laser-based multiple metallic material additive manufacturing: from macro- to micro-scales / T. Wook Heo, S. A. Khairallah, R. Shi et al. // International Journal of Extreme Manufacturing. - 2020. - Vol. 3. - № 1. -P. 012003.

14. ПНСТ 666-2022 Аддитивные технологии. Функционально-градиентные материалы. Общие положения. - М.: ФГБУ "РСТ", 2022. - 32 c.

15. García-Collado, A. Advances in polymers based Multi-Material Additive-Manufacturing Techniques: State-of-art review on properties and applications / A. García-Collado, J. M. Blanco, M. K. Gupta, R. Dorado-Vicente // Additive Manufacturing. - 2022. - Vol. 50. - P. 102577.

16. Zheng, Y. Scientometric Analysis and Systematic Review of Multi-Material Additive Manufacturing of Polymers / Y. Zheng, W. Zhang, D. Moises et al. // Polymers. - 2021. - Vol. 13. - № 12. - P. 1957.

17. Gunasekaran, J. Metallic materials fabrication by selective laser melting: A review / J. Gunasekaran, P. Sevvel, I. J. Solomon // Materials Today: Proceedings. -2021. - Vol. 37. - № Part 2. - P. 252-256.

18. Negi, S. Review on electron beam based additive manufacturing / S. Negi, A. A. Nambolan, S. Kapil et al. // Rapid Prototyping Journal. - 2020. - Vol. 26. - № 3. -P. 485-498.

19. Sefene, E. M. State-of-the-art of selective laser melting process: A comprehensive review / E. M. Sefene // Journal of Manufacturing Systems. - 2022. -Vol. 63. - P. 250-274.

20. Feenstra, D. R. Critical review of the state of the art in multi-material fabrication via directed energy deposition / D. R. Feenstra, R. Banerjee, H. L. Fraser et al. // Current Opinion in Solid State and Materials Science. - 2021. - Vol. 25. - № 4. -P. 100924.

21. Ahn, D. G. Directed Energy Deposition (DED) Process: State of the Art / D. G. Ahn // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. - 2021. -Vol. 8. - № 2. - P. 703-742.

22. Wang, D. Recent progress on additive manufacturing of multi-material structures with laser powder bed fusion / D. Wang, L. Liu, G. Deng et al. - 2022. -Vol. 17. - № 2. - P. 329-365.

23. Mussatto, A. Research progress in multi-material laser-powder bed fusion additive manufacturing: A review of the state-of-the-art techniques for depositing multiple powders with spatial selectivity in a single layer / A. Mussatto // Results in Engineering. - 2022. - Vol. 16. - P. 100769.

24. Dzogbewu, T. C. Powder Bed Fusion of Multimaterials / T. C. Dzogbewu, D. de Beer // Journal of Manufacturing and Materials Processing. - 2023. - Vol. 7. - № 1. -P. 15.

25. Takahashi, H. Programmable filament: Printed filaments for multi-material 3D printing / H. Takahashi, P. Punpongsanon, J. Kim // UIST 2020 - Proceedings of the 33rd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology. - 2020. - P. 12091221.

26. Li, W. Comprehensive studies of SS316L/IN718 functionally gradient material fabricated with directed energy deposition: Multi-physics & multi-materials modelling and experimental validation / W. Li, M. N. Kishore, R. Zhang et al. // Additive Manufacturing. - 2023. - Vol. 61. - P. 103358.

27. Mehrpouya, M. Multimaterial powder bed fusion techniques / M. Mehrpouya, D. Tuma, T. Vaneker et al. // Rapid Prototyping Journal. - 2022. - Vol. 28. - № 11. -

P. 1-19.

28. Schlacher, J. Towards 3D-printed alumina-based multi-material components with enhanced thermal shock resistance / J. Schlacher, S. Geier, M. Schwentenwein, R. Bermejo // Journal of the European Ceramic Society. - 2024. - Vol. 44. - №2 4. - P. 22942303.

29. Schneck, M. Review on additive hybrid- and multi-material-manufacturing of metals by powder bed fusion: state of technology and development potential / M. Schneck, M. Horn, M. Schmitt et al. // Progress in Additive Manufacturing. - 2021. -Vol. 6. - № 4. - P. 881-894.

30. Wei, C. Recent progress and scientific challenges in multi-material additive manufacturing via laser-based powder bed fusion / C. Wei, L. Li // Virtual and Physical Prototyping. - 2021. - Vol. 16. - № 3. - P. 347-371.

31. Costa, M. M. Multi-material NiTi-PEEK hybrid cellular structures by Selective Laser Melting and Hot Pressing: Tribological characterization / M. M. Costa, F. Bartolomeu, J. Palmeiro et al. // Tribology International. - 2021. - Vol. 156. - P. 106830.

32. Sghaier, T. A. M. Selective Laser Melting of Stainless-Steel: A Review of Process, Microstructure, Mechanical Properties and Post-Processing treatments / T. A. M. Sghaier, H. Sahlaoui, T. Mabrouki et al. // International Journal of Material Forming. - 2023. - Vol. 16. - № 4. - P. 1-12.

33. Lu, J. Additive manufacturing of titanium alloys via selective laser melting: Fabrication, microstructure, post-processing, performance and prospect / J. Lu, L. Zhuo // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2023. - Vol. 111. -P. 106110.

34. Korkmaz, M. E. A short review on thermal treatments of Titanium & Nickel based alloys processed by selective laser melting / M. E. Korkmaz, M. K. Gupta, S. Waqar et al. // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - Vol. 16. -P. 1090-1101.

35. Wang, Z. Selective Laser Melting of Aluminum and Its Alloys / Z. Wang, R. Ummethala, N. Singh et al. // Materials 2020, Vol. 13, Page 4564. - 2020. - Vol. 13. -№ 20. - P. 4564.

36. Yan, X. Microstructure and mechanical properties of pure copper manufactured by selective laser melting / X. Yan, C. Chang, D. Dong et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2020. - Vol. 789. - P. 139615.

37. Talignani, A. A review on additive manufacturing of refractory tungsten and tungsten alloys / A. Talignani, R. Seede, A. Whitt et al. // Additive Manufacturing. -2022. - Vol. 58. - P. 103009.

38. Chen, K. Selective laser melting 316L/CuSn10 multi-materials: Processing optimization, interfacial characterization and mechanical property / K. Chen, C. Wang, Q. Hong et al. // Journal of Materials Processing Technology. - 2020. - Vol. 283.

39. Wei, C. 3D printing of multiple metallic materials via modified selective laser melting / C. Wei, L. Li, X. Zhang, Y. H. Chueh // CIRP Annals. - 2018. - Vol. 67. - № 1.

- P. 245-248.

40. Chen, J. Interfacial microstructure and mechanical properties of 316L /CuSn10 multi-material bimetallic structure fabricated by selective laser melting / J. Chen, Y. Yang, C. Song et al. // Materials Science and Engineering A. - 2019. - Vol. 752. - P. 7585.

41. Chen, J. Influence mechanism of process parameters on the interfacial characterization of selective laser melting 316L/CuSn10 / J. Chen, Y. Yang, C. Song et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2020. - Vol. 792. - P. 139316.

42. Mohd Yusuf, S. Microstructures and Hardening Mechanisms of a 316L Stainless Steel/Inconel 718 Interface Additively Manufactured by Multi-Material Selective Laser Melting / S. Mohd Yusuf, N. Mazlan, N. H. Musa et al. // Metals. - 2023.

- Vol. 13. - № 2. - P. 400.

43. Mei, X. Interfacial characterization and mechanical properties of 316L stainless steel/inconel 718 manufactured by selective laser melting / X. Mei, X. Wang, Y. Peng et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2019. - Vol. 758. - P. 185-191.

44. Hinojos, A. Joining of Inconel 718 and 316 Stainless Steel using electron beam melting additive manufacturing technology / A. Hinojos, J. Mireles, A. Reichardt et al. // Materials and Design. - 2016. - Vol. 94. - P. 17-27.

45. Marques, A. Inconel 718-copper parts fabricated by 3D multi-material laser

powder bed fusion: a novel technological and designing approach for rocket engine / A. Marques, A. Cunha, M. Gasik et al. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2022. - Vol. 122. - № 3-4. - P. 2113-2123.

46. Walker, J. Multi-material laser powder bed fusion additive manufacturing in 3-dimensions / J. Walker, J. R. Middendorf, C. C. C. Lesko, J. Gockel // Manufacturing Letters. - 2022. - Vol. 31. - P. 74-77.

47. Репнин, А. В. Создание мульти-материальных образцов системы ВЖ159-БрХЦрТ методом селективного лазерного плавления / А.В. Репнин, Е.В. Борисов, А.А. Попович, А.И. Шамшурин // Глобальная энергия. - 2023. - Том. 29. - № 2. -С. 175-188.

48. Репнин, А. В. Исследование механических свойств мультиматериальных образцов системы ВЖ159-БрХЦрТ, полученных методом селективного лазерного плавления / А.В. Репнин, Е.В. Борисов, Н. А. Голубков, А.А. Попович // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2024. - Том. 18. -№ 1. - С. 52-61.

49. Wang, R. Multi-material additive manufacturing of a bio-inspired layered ceramic/metal structure: Formation mechanisms and mechanical properties / R. Wang, D. Gu, K. Lin et al. // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2022. -Vol. 175. - P. 103872.

50. Tey, C. F. Additive manufacturing of multiple materials by selective laser melting: Ti-alloy to stainless steel via a Cu-alloy interlayer / C. F. Tey, X. Tan, S. L. Sing, W. Y. Yeong // Additive Manufacturing. - 2020. - Vol. 31. - P. 100970.

51. Scaramuccia, M. G. Development of processing strategies for multigraded selective laser melting of Ti6Al4V and IN718 / M. G. Scaramuccia, A. G. Demir, L. Caprio et al. // Powder Technology. - 2020. - Vol. 367. - P. 376-389.

52. Bai, Y. Microstructure and mechanical properties of additively manufactured multi-material component with maraging steel on CrMn steel / Y. Bai, C. Zhao, Y. Zhang, H. Wang // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 802. - P. 140630.

53. Karthik, V. Multi-material additive manufacturing of steels using laser powder bed fusion / V. Karthik, E. H0rdum, D. Bue et al. // The European Society for Precision

Engineering and Nanotechnology. - 2019. - P. 240-243

54. Arbogast, A. Investigating the Linear Thermal Expansion of Additively Manufactured Multi-Material Joining between Invar and Steel / A. Arbogast, S. Roy, A. Nycz et al. // Materials. - 2020. - Vol. 13. - № 24. - P. 5683.

55. Wang, P. Microstructure and mechanical properties of Al-12Si and Al-3.5Cu-1.5Mg-1 Si bimetal fabricated by selective laser melting / P. Wang, C. S. Lao, Z. W. Chen et al. // Journal of Materials Science & Technology. - 2020. - Vol. 36. - P. 18-26.

56. Putra, N. E. Multi-material additive manufacturing technologies for Ti-, Mg-, and Fe-based biomaterials for bone substitution / N. E. Putra, M. J. Mirzaali, I. Apachitei et al. // Acta Biomaterialia. - 2020. - Vol. 109. - P. 1-20.

57. Bartolomeu, F. Additive manufacturing of NiTi-Ti6Al4V multi-material cellular structures targeting orthopedic implants / F. Bartolomeu, M. M. Costa, N. Alves et al. // Optics and Lasers in Engineering. - 2020. - Vol. 134. - P. 106208.

58. Bartolomeu, F. Multi-functional Ti6Al4V-CoCrMo implants fabricated by multi-material laser powder bed fusion technology: A disruptive material's design and manufacturing philosophy / F. Bartolomeu, O. Carvalho, M. Gasik, F. S. Silva // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2023. - Vol. 138. - P. 105583.

59. Borisov, E. Structure and properties of Ti/Ti64 graded material manufactured by laser powder bed fusion / E. Borisov, I. Polozov, K. Starikov et al. // Materials. - 2021. - Vol. 14. - № 20. - P. 6140.

60. Turalioglu, K. The tribological and corrosion properties of anodized Ti6Al4V/316L bimetallic structures manufactured by additive manufacturing / K. Turalioglu, M. Taftali, H. Tekdir et al. // Surface and Coatings Technology. - 2021. -Vol. 405. - P. 126635.

61. Tekdir, H. Additive manufacturing of multiple layered materials (Ti6Al4V/316L) and improving their tribological properties with glow discharge surface modification / H. Tekdir, A. F. Yetim // Vacuum. - 2021. - Vol. 184. - P. 109893.

62. Tekdir, H. Corrosion Properties of Ceramic-Based TiO2 Films on Plasma Oxidized Ti6Al4V/316L Layered Implant Structured Manufactured by Selective Laser Melting / H. Tekdir, T. Yetim, A. F. Yetim // Journal of Bionic Engineering. - 2021. -

Vol. 18. - № 4. - P. 944-957.

63. Fan, H. Laser powder bed fusion (L-PBF) of Ti-6Al-4V/Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo and Ti-6Al-4V/y-TiAl bimetals: Processability, interface and mechanical properties / H. Fan, C. Wang, Y. Tian et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2023. -Vol. 871. - P. 144907.

64. Polozov, I. Interface Characterization of Bimetallic Ti-6Al-4V/Ti2AlNb Structures Prepared by Selective Laser Melting / I. Polozov, A. Gracheva, A. Popovich // Materials. - 2022. - Vol. 15. - № 23. - P. 8528.

65. Marques, A. 3D multi-material laser powder bed fusion: Ti6Al4V-CuNi2SiCr parts for aerospace applications / A. Marques, A. Cunha, M. Gasik et al. // Progress in Additive Manufacturing. - 2023. - Vol. 9. - P. 391-400.

66. Kumar, P. Microstructural optimization through heat treatment for enhancing the fracture toughness and fatigue crack growth resistance of selective laser melted Ti6Al4V alloy / P. Kumar, U. Ramamurty // Acta Materialia. - 2019. - Vol. 169. - P. 4559.

67. Zhang, H. Experimental study of effect of post processing on fracture toughness and fatigue crack growth performance of selective laser melting Ti-6Al-4V / H. Zhang, D. Dong, S. Su, A. Chen // Chinese Journal of Aeronautics. - 2019. - Vol. 32.

- № 10. - P. 2383-2393.

68. Gushchina, M. O. Multilayer composite Ti-6Al-4 V/Cp-Ti alloy produced by laser direct energy deposition / M. O. Gushchina, Y. O. Kuzminova, O. N. Dubinin et al. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2022. - P. 1-12.

69. Mohd Yusuf, S. Microstructures and Hardening Mechanisms of a 316L Stainless Steel/Inconel 718 Interface Additively Manufactured by Multi-Material Selective Laser Melting / S. Mohd Yusuf, N. Mazlan, N. H. Musa et al. // Metals. - 2023.

- Vol. 13. - № 2. - P. 400.

70. Chen, J. The impact of interfacial characteristics on the interfacial properties of 316L/CuSn10 multi-material manufactured by laser powder bed fusion / J. Chen, M. Zhang, D. Zhao et al. // Materials Characterization. - 2024. - Vol. 211. - P. 113862.

71. Martendal, C. P. Effects of beam shaping on copper-steel interfaces in multi-

material laser beam powder bed fusion / C. P. Martendal, P. D. B. Esteves, L. Deillon et al. // Journal of Materials Processing Technology. - 2024. - Vol. 327. - P. 118344.

72. Bodner, S. C. Graded Inconel-stainless steel multi-material structure by inter-and intralayer variation of metal alloys / S. C. Bodner, K. Hlushko, L. T. G. Van De Vorst et al. // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - Vol. 21. - P. 4846-4859.

73. Onuike, B. Additive manufacturing of Inconel 718—Copper alloy bimetallic structure using laser engineered net shaping (LENSTM) / B. Onuike, B. Heer, A. Bandyopadhyay // Additive Manufacturing. - 2018. - Vol. 21. - P. 133-140.

74. Ringel, B. Advancing functional integration through multi-material additive manufacturing: Simulation and experimental validation of a burner nozzle / B. Ringel, M. Zaepfel, F. Herlan et al. // Materials Today: Proceedings. - 2022. - Vol. 70. - P. 296-303.

75. Meyer, I. Additive manufacturing of multi-material parts - Design guidelines for manufacturing of 316L/CuCrZr in laser powder bed fusion / I. Meyer, M. Oel, T. Ehlers, R. Lachmayer // Heliyon. - 2023. - Vol. 9. - № 8. - P. e18301.

76. Li, Q. A Study on Dissimilar Metal Functionally Graded Material via Multimaterial Selective Laser Melting / Q. Li // PhD thesis, UK: The University of Manchester.

- 2024. - 190 c.

77. Onuike, B. Additive manufacturing of Inconel 718 - Ti6Al4V bimetallic structures / B. Onuike, A. Bandyopadhyay // Additive Manufacturing. - 2018. - Vol. 22.

- p. 844-851.

78. Thiriet, A. Multiscale study of different types of interface of a buffer material in powder-based directed energy deposition: Example of Ti6Al4V/Ti6Al4V - Mo/Mo -Inconel 718 / A. Thiriet, C. Schneider-Maunoury, P. Laheurte et al. // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 27. - P. 118-130.

79. Shang, C. Dissimilar jointing of TA15 to Inconel718 by laser additive manufacturing using Nb/Cu bilayer / C. Shang, C. Wang, G. Xu et al. // Journal of Manufacturing Processes. - 2020. - Vol. 55. - P. 153-160.

80. Chenyang, W. Ta/Cu transition region in TC4/Inconel718 bimetallic structure fabricated by laser deposition manufacturing / W. Chenyang, X. Fei, X. Guojian et al. // Science and Technology of Welding and Joining. - 2023. - Vol. 28. - № 3. - P. 200-208.

81. Wang, Y. Laser melting deposition of Inconel625/Ti6Al4V bimetallic structure with Cu/V interlayers / Y. Wang, W. Zhao, Y. Wu et al. // Materials Research Express. -2023. - Vol. 10. - № 7. - P. 076516.

82. Mishra, A. Interfacial characteristics of Ti6Al4V-IN718 dissimilar structure developed by wire-arc additive manufacturing using Monel-400 as an interlayer / A. Mishra, A. Raj Paul, R. Sharma et al. // Materials Today: Proceedings. - 2022. - Vol. 80.

- № 1. - P. 241-247.

83. Mishra, A. Bimetallic Structure of Ti6Al4V/IN718 with CuSi Interlayer for Wire-Arc Directed Energy Deposition Process / A. Mishra, A. R. Paul, M. Mukherjee, R. K. Singh // Metals and Materials International. - 2023. - Vol. 29. - № 8. - P. 23312344.

84. Jeong, H.-I. Multi-material deposition of Inconel 718 and Ti-6Al-4V using the Ti-Nb-Cr-V-Ni high entropy alloy intermediate layer / H.-I. Jeong, D.-H. Kim, C.-M. Lee // Journal of Materials Research and Technology. - 2024. - Vol. 29. - P. 3217-3227.

85. Ekoi, E. J. Investigation of the microstructure and phase evolution across multimaterial Ni50.83Ti49.17-AISI 316L alloy interface fabricated using laser powder bed fusion (L-PBF) / E. J. Ekoi, G. Degli-Alessandrini, M. Zeeshan Mughal et al. // Materials & Design. - 2022. - Vol. 221. - P. 110947.

86. Ng, C. H. Effect of Ta interlayer on laser welding of NiTi to AISI 316L stainless steel / C. H. Ng, E. S. H. Mok, H. C. Man // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 226. - P. 69-77.

87. Shamsolhodaei, A. Controlling intermetallic compounds formation during laser welding of NiTi to 316L stainless steel / A. Shamsolhodaei, J. P. Oliveira, N. Schell et al. // Intermetallics. - 2020. - Vol. 116. - P. 106656.

88. Niu, H. Effect of interlayer addition on microstructure and mechanical properties of NiTi/stainless steel joint by electron beam welding / H. Niu, H. C. Jiang, M. J. Zhao, L. J. Rong // Journal of Materials Science & Technology. - 2021. - Vol. 61.

- P. 16-24.

89. Wang, H. Effect of CoCrFeNiMn high entropy alloy interlayer on microstructure and mechanical properties of laser-welded NiTi/304 SS joint / H. Wang,

J. Xie, Y. Chen et al. // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - Vol. 18.

- P. 1028-1037.

90. Koopmann, J. Additive Manufacturing of a Steel-Ceramic Multi-Material by Selective Laser Melting / J. Koopmann, J. Voigt, T. Niendorf // Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. - 2019.

- Vol. 50. - № 2. - P. 1042-1051.

91. Zhang, X. Additive manufacturing of three-dimensional metal-glass functionally gradient material components by laser powder bed fusion with in situ powder mixing / X. Zhang, Y. hui Chueh, C. Wei et al. // Additive Manufacturing. - 2020. -Vol. 33. - P. 101113.

92. Wei, C. Additive Manufacturing of Horizontal and 3D Functionally Graded 316L/Cu10Sn Components via Multiple Material Selective Laser Melting / C. Wei, Z. Sun, Q. Chen et al. // Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME. - 2019. - Vol. 141. - № 8.

93. Rafiee, M. Multi-Material 3D and 4D Printing: A Survey / M. Rafiee, R. D. Farahani, D. Therriault // Advanced Science. - 2020. - Vol. 7. - № 12. - P. 1902307.

94. Horn, M. Multi-Material Additive Manufacturing - Recycling of binary Metal Powder Mixtures by Screening / M. Horn, L. Prestel, M. Schmitt et al. // Procedia CIRP.

- 2020. - Vol. 93. - P. 50-55.

95. E647 tandard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates. -Book of Standards Volume, 2024. - 52 c.

96. Khlybov, A. A. Influence of the HIP Technology on the Structure and Properties of Nickel Alloy VZH159 / A. A. Khlybov, E. S. Belyaev, A. D. Ryabtsev et al. // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. - 2021. - P. 75-83.

97. Артемов, А. Л. Отработка конструктивных и технологических решений для изготовления опытных образцов внутренней оболочки камеры сгорания многофункционального жидкостного ракетного двигателя с использованием аддитивных технологий / А. Л. Артемов, Д. В. Юрьевич, Л. А. Васильевич и д.р. // Космическая техника и технологии. - 2017. - Том 1. - С. 50-62

98. Zhang, J. Selective Laser Melting (SLM) Additively Manufactured

CoCrFeNiMn High-Entropy Alloy: Process Optimization, Microscale Mechanical Mechanism, and High-Cycle Fatigue Behavior / J. Zhang, Y. Yan, B. Li // Materials. -2022. - Vol. 15. - № 23. - P. 8560.

99. Frkan, M. Microstructure and fatigue performance of SLM-fabricated Ti6Al4V alloy after different stress-relief heat treatments / M. Frkan, R. Konecna, G. Nicoletto, L. Kunz // Transportation Research Procedia. - 2019. - Vol. 40. - P. 24-29.

100. Sufiiarov, V. Investigation of accuracy, microstructure and properties of additive manufactured lattice structures / V. Sufiiarov, V. Sokolova, E. Borisov et al. // Materials Today: Proceedings. - 2020. - Vol. 30. - P. 572-577.

101. Yadav, P. Effect of heat-treatment on microstructure and mechanical properties of Ti alloys: An overview / P. Yadav, K. K. Saxena // Materials Today: Proceedings. - 2020. - Vol. 26. - P. 2546-2557.

102. Vrancken, B. 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.

103. Leuders, S. On the mechanical behaviour of titanium alloy TiAl6V4 manufactured by selective laser melting: Fatigue resistance and crack growth performance / S. Leuders, M. Thone, A. Riemer et al. // International Journal of Fatigue. - 2013. - Vol. 48. - P. 300-307.

104. Wang, D. Densification, Tailored Microstructure, and Mechanical Properties of Selective Laser Melted Ti-6Al-4V Alloy via Annealing Heat Treatment / D. Wang, H. Wang, X. Chen et al. // Micromachines. - 2022. - Vol. 13. - № 2. - P. 331.

105. Wu, M. W. The positive effect of hot isostatic pressing on improving the anisotropies of bending and impact properties in selective laser melted Ti-6Al-4V alloy / M. W. Wu, P. H. Lai // Materials Science and Engineering: A. - 2016. - Vol. 658. -P. 429-438.

106. Schur, R. A Fractographic Analysis of Additively Manufactured Ti6Al4V by Electron Beam Melting: Effects of Powder Reuse / R. Schur, S. Ghods, E. Schultz et al. // Journal of Failure Analysis and Prevention. - 2020. - Vol. 20. - № 3. - P. 794-803.

107. Zhao, L. Review on the correlation between microstructure and mechanical

performance for laser powder bed fusion AlSi10Mg / L. Zhao, L. Song, J. G. Santos Macias et al. // Additive Manufacturing. - 2022. - Vol. 56. - P. 102914.

108. Liu, X. Microstructure of selective laser melted AlSi10Mg alloy / X. Liu, C. Zhao, X. Zhou et al. // Materials & Design. - 2019. - Vol. 168. - P. 107677.

109. Chen, Y. Effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of SLMed Sc-modified AlSi10Mg alloy / Y. Chen, L. Wang, Z. Feng, W. Zhang // Progress in Natural Science: Materials International. - 2021. - Vol. 31. - № 5. - P. 714-721.

110. Asghar, G. Role of Mg2Si precipitates size in determining the ductility of A357 cast alloy / G. Asghar, L. Peng, P. Fu et al. // Materials & Design. - 2020. -Vol. 186. - P. 108280.

111. Zhou, P. Microstructural Evolution and Mechanical Properties of Al-Si-Mg-Cu Cast Alloys with Different Cu Contents / P. Zhou, D. Wang, H. Nagaumi et al. // Metals 2023, Vol. 13, Page 98. - 2023. - Vol. 13. - № 1. - P. 98.

112. Soysal, T. Macrosegregation in dissimilar-metal fusion welding / T. Soysal, S. Kou, D. Tat, T. Pasang // Acta Materialia. - 2016. - Vol. 110. - P. 149-160.

113. Wang, P. Additively manufactured CoCrFeNiMn high-entropy alloy via pre-alloyed powder / P. Wang, P. Huang, F. L. Ng et al. // Materials & Design. - 2019. -Vol. 168. - P. 107576.

114. Heine, B. Impact of corrosion on mechanical properties of additively manufactured Invar 36 / B. Heine, A. Kah, M. Sedlmajer et al. // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. - 2022. - Vol. 53. - № 3. - P. 316-327.

115. Deev, A. A. Anisotropy of Mechanical Properties and its Correlation with the Structure of the Stainless Steel 316L Produced by the SLM Method / A. A. Deev, P. A. Kuznetcov, S. N. Petrov // Physics Procedia. - 2016. - Vol. 83. - P. 789-796.

116. Popovich, A. A. Microstructure and mechanical properties of Inconel 718 produced by SLM and subsequent heat treatment / A. A. Popovich, V. S. Sufiiarov, I. A. Polozov, E. V. Borisov // Key Engineering Materials - 2015. - Vol. 651-653. - P. 665670.

117. Prager, S. M. Research of mechanical properties and microstructure of

samples obtained by SLS from metal powder composition of VZh159 alloy / S. M. Prager, T. V. Solodova, O. Y. Tatarenko // Proceedings of VIAM. - 2017. - №№ 11. - P. 1.

118. Smith, D. H. Microstructure and mechanical behavior of direct metal laser sintered Inconel alloy 718 / D. H. Smith, J. Bicknell, L. Jorgensen et al. // Materials Characterization. - 2016. - Vol. 113. - P. 1-9.

119. Ghorbanpour, S. Experimental characterization and crystal plasticity modeling of anisotropy, tension-compression asymmetry, and texture evolution of additively manufactured Inconel 718 at room and elevated temperatures / S. Ghorbanpour, M. E. Alam, N. C. Ferreri et al. // International Journal of Plasticity. -2020. - Vol. 125. - P. 63-79.

120. Bai, Y. Additively manufactured CuCrZr alloy: Microstructure, mechanical properties and machinability / Y. Bai, C. Zhao, Y. Zhang et al. // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 819. - P. 141528.

121. Fan, Y. Formation of typical Cu-Ti intermetallic phases via a liquid-solid reaction approach / Y. Fan, J. Fan, C. Wang // Intermetallics. - 2019. - Vol. 113. -P. 106577.

122. Shrestha, S. A Study of Keyhole Porosity in Selective Laser Melting: SingleTrack Scanning with Micro-CT Analysis / S. Shrestha, T. Starr, K. Chou // Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME. - 2019. - Vol. 141.

- № 7. - P. 071004.

123. Yang, G. Quality Control: Internal Defects Formation Mechanism of Selective Laser Melting Based on Laser-powder-melt Pool Interaction: A Review / G. Yang, Y. Xie, S. Zhao et al. // Chinese Journal of Mechanical Engineering: Additive Manufacturing Frontiers. - 2022. - Vol. 1. - № 3. - P. 100037.

124. Ifergane, S. Study of fracture evolution in copper sheets by in situ tensile test and EBSD analysis / S. Ifergane, Z. Barkay, O. Beeri, N. Eliaz // Journal of Materials Science. - 2010. - Vol. 45. - № 23. - P. 6345-6352.

125. Monkova, K. Tensile fracture analysis of 3D printed Inconel 718 / K. Monkova, G. Pantazopoulos, A. Toulfatzis et al. // Procedia Structural Integrity. - 2023.

- Vol. 46. - P. 30-34.

126. Ge, J. Effect of volume energy density on selective laser melting NiTi shape memory alloys: microstructural evolution, mechanical and functional properties / J. Ge, B. Yuan, L. Zhao et al. // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. -Vol. 20. - P. 2872-2888.