- Код статьи
- S30345391S0869573325053342-1
- DOI
- 10.7868/S3034539125053342
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 5
- Страницы
- 33-42
- Аннотация
- Проведено математическое моделирование движения и охлаждения порошковых частиц сплава ВТ6, получаемых методом центробежного плазменного распыления вращающегося электрода. Расчеты, проведенные для частиц размерами 30, 50 и 70 мкм в защитной среде 90%Не-10%Аг при скорости вращающейся заготовки 25000 мин, показали, что расплавленные частицы всех размеров затвердевают на малых расстояниях (~10 см) от заготовки. Скорости охлаждения частиц на начальном участке движения достигают величин порядка 3,6·10–1,5·10 К/с. Временные интервалы кристаллизации частиц (их полное затвердевание) составляют ~0,3–1 мс. Для полученных после разделения трех фракций гранул сплава ВТ6 проведены исследования изменения микроструктуры, микротвердости, химического и фазового составов. Рентгеновским микроанализом на растровом электронном микроскопе установлено равномерное распределение основных элементов в сечениях гранул, а также несущественное различие в элементном составе исследованных фракций, что в целом свидетельствует об однородности полученного порошка. Показано, что структура частиц разных фракций различалась по параметрам кристаллической решетки и состояла из смеси двух твердых растворов, что, вероятно, связано с разницей в скоростях охлаждения и содержаниях легирующих компонентов. Отмечено, что в гранулах после центробежного распыления наблюдается повышенная (по сравнению с исходным слитком) микротвердость, при этом с увеличением среднего размера частиц средние значения микротвердости уменьшались.
- Ключевые слова
- адаптивные технологии центробежное распыление титановый сплав ВТ6 математическое моделирование микроструктура
- Дата публикации
- 08.12.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 17
Библиография
- 1. Добровольский, М.В. Жидкостные ракетные двигатели / М.В. Добровольский – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 486 c. – @@Dobrovolskiy, M.V. Liquid rocket engines / M.V. Dobrovolskiy – M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2005. 486 p.
- 2. Пацук, Е.Б. Проблемы и перспективы развития ракетно-космической отрасли / Е.Б. Пацук, И.С. Коршакевич // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2017. Т.3. №13. @@Patsuk, E.B. Problems and prospects for the development of the rocket and space industry / E.B. Patsuk, I.S. Korshakevich // Aktualnye problemy aviatsiy i kosmonavtiki. 2017. V.3. Is.13. P.392–394.
- 3. Криштофор, А.П. Изменение конкурентных позиций России на мировом рынке космической продукции / А.П. Криштофор // Вестник университета. 2019. №5. @@Krishtofor, A.P. Changes in Russia’s competitive positions in the global space products market / A.P. Krishtofor // Vestnik universiteta. 2019. Is.5. P.86–92.)
- 4. Milewski, J.O. Additive Manufacturing of Metals: From Fundamental Technology to Rocket Nozzles, Medical Implants, and Custom Jewelry / J.O. Milewski – Springer Series in Materials Science. 2017. 343 p.
- 5. Логачева, А.И. Аддитивные технологии производства ответственных изделий из металлов и сплавов (обзор) / А.И. Логачева, Ж.А. Сентюрина, И.А. Логачев // Перспективные материалы. 2015. №5. C.5–15. – @@Logacheva, A.I. Additive manufacturing technologies for critical products made of metals and alloys (review) / A.I. Logacheva, Zh.A. Sentiurina, I.A. Logachev // Perspektivnye materialy. 2015. Is.5. P.5–15.)
- 6. Gasser, А. Laser additive manufacturing. Laser metal deposition (LMD) and selective laser melting (SLM) in turbo-engine application / А. Gasser, G. Backes, I. Kelbassa, A. Weisheit, K. Wissenbach // Laser Technik Journal. 2010. V.7. Is.2. P.58–63.
- 7. Carter, L.N. The influence of the laser scan strategy on grain structure and cracking behaviour in SLM powder-bed fabricated nickel superalloy / L.N. Carter, C. Martin, Ph.J. Withers, M.M. Attallah // J. Alloys and Compounds. 2014. V.615. Р.338–347.
- 8. Bikas, H. Additive manufacturing methods and modeling approaches: a critical review / H. Bikas, P. Stavropoulos, G. Chryssolouris // Int. J. Adv. Manufac. Techn. 2016. V.83. Is.1–4. P.389–405.
- 9. Yadroitsev, I. Parametric analysis of the selective laser melting process / I. Yadroitsev, Ph. Bertrand, I. Smurov // Appl. Surf. Sci. 2007. V.253. Is.19. P.8064–8069.
- 10. Srivatsan, T.S. Additive Manufacturing: Innovations, Advances, and Applications / T.S. Srivatsan, T.S. Sudarshan – Boca Raton: CRC Press. 2016. 476 p.
- 11. Yadroitsev, I. Strategy of manufacturing components with designed internal structure by selective laser melting of metallic powder / I. Yadroitsev, L. Thivillon, Ph. Bertrand, I. Smurov // Appl. Surf. Sci. 2007. V.254. Is.4. P.980–983.
- 12. Meier, H. Experimental studies on selective laser melting of metallic parts / H. Meier, Ch. Haberland // Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2008. V.39. Is.9. P.665–670.
- 13. Yasa, E. Microstructural investigation of Selective Laser Melting 316L stainless steel parts exposed to laser remelting / E. Yasa, J.-P. Kruth // Procedia Eng. 2011. V.19. P.389–395.
- 14. Kruth, J.P. Selective laser melting of iron-based powder / J.P. Kruth, L. Froyen, J. Van Vaerenbergh, P. Mercelis, M. Rombouts, B. Lauwers // J. Mater. Proc. Techn. 2004. V.149. Is.1–3. P.616–622.
- 15. Chen, G. A comparative study of Ti-6Al-4V powders for additive manufacturing by gas atomization, plasma rotating electrode process and plasma atomization / G. Chen, S.Y. Zhao, P. Tan, J. Wang, C.S. Xiang, H.P. Tang // Powd. Techn. 2018. V.333. P.38–46.
- 16. Sun, Yu. Comparison of virgin Ti-6Al-4V powders for additive manufacturing / Yu Sun, M. Aindow, R.J. Hebert // Add. Manufact. 2018. V.21. P.544–555.
- 17. Ashgriz N. Handbook of Atomization and Sprays. Theory and Applications / N. Ashgriz – Springer, 2011. 951 p.
- 18. Озерской, Н.Е. Получение сферических порошков сплава ВТ6 для применения в технологии селективного лазерного плавления / Н.Е. Озерской, А.А. Попович, Б.С. Ермаков // Научно-технические ведомости СПБПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. №14. С.107–115. – @@Ozerskoi N.E. Production of spherical powders of VT6 alloy for use in selective laser melting technology / N.E. Ozerskoi, A.A. Popovich, B.S. Ermakov // Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPBPU. Estestvennye i inzhenernye nauki. 2019. Is.14. P.107–115.)
- 19. Liu, Y. A novel model of calculating particle sizes in plasma rotating electrode process for superalloys / Y. Liu, S. Liang, Z. Han, J. Song, Q. Wang // Powd. Techn. 2018. V.336. P.406–414.
- 20. Yamanoglu, R. Microstructural investigation of as cast and PREP atomised Ti-6Al-4V alloy / R. Yamanoglu, R.M. German, S. Karagoz, W.L. Bradbury, M. Zeren, W. Li, E.A. Olevsky // Powd. Met. 2011. V.54(5). P.604–607.
- 21. Wosch, E. Rapid solidification of steel droplets in the plasma-rotating-electrode-process / E. Wosch, S. Feldhaus, T. El Gammal // ISIJ Int. 1995. V.35. Is.6. P.764–770.
- 22. Cui, Y. Effects of plasma rotating electrode process parameters on the particle size distribution and microstructure of Ti-6Al-4V alloy powder / Y. Cui, Y. Zhao, H. Numata, H. Bian, K. Wako, K. Yamanaka, K. Aoyagi, C. Zhang, A. Chiba // Powd, Techn. 2020. V.376. P.363–372.
- 23. Рудской, А.И. Физические процессы и технологии получения металлических порошков из расплава / А.И. Рудской, К.Н. Волков, С.Ю. Кондратьев, Ю.А. Соколов. – Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2018. 610 с. – @@Rudskoi, A.I. Physical processes and technologies for obtaining metal powders from melts / A.I. Rudskoi, K.N. Volkov, S.Y. Kondratev, Y.A. Sokolov. – Saint Petersburg: Izd-vo Politekhnicheskogo universiteta, 2018. 610 p.)
- 24. Fauchais, P.L. Thermal Spray Fundamentals: From Powder to Part / P.L. Fauchais, J.V.R. Heberlein, M.I. Boulos. – New York: Springer Science & Business Media, 2014. 1566 p.
- 25. Wolff, S.J. A framework to link localized cooling and properties of directed energy deposition (DED)-processed Ti-6Al-4V / S.J. Wolff, S. Lin, E.J. Faierson, W.K. Liu, G.J. Wagner, J. Cao // Acta Materialia. 2017. V.132. P.106–117.
- 26. Poling, B.E. The Properties of Gases and Liquids / B.E. Poling, J.M. Prausnitz, J.P. O’Connell. – New York: Mcgraw-Hill. 2001. 803 p.
- 27. Bich, E. The viscosity and thermal conductivity of pure monatomic gases from their normal boiling point up to 5000 K in the limit of zero density and at 0.101325 MPa / E. Bich, J. Millat, E. Vogel // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1990. V.19. Is.6. P.1289–1305.
- 28. Mills, K.C. Recommended values of thermophysical properties for selected commercial alloys / K.C. Mills. – Cambridge: Woodhead publishing. 2002. 249 p.
- 29. Bartsch, K. Material modeling of Ti-6Al-4V alloy processed by laser powder bed fusion for application in macro-scale process simulation / K. Bartsch, D. Herzog, B. Bossen, C. Emmelmann // Mater. Sci.Eng: A. 2021. V.814. Art.141237.
- 30. Логачев, И.А. Исследование динамики изменения структуры сплава ВТ6 от слитка к сплавленному материалу / И.А. Логачев, М.В. Железный, О.А. Комолова, К.В. Григорович // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020. Т.63, №8, С.623–630. – @@Logachev, I.A. Study of the dynamics of changes in the structure of VT6 alloy from ingot to alloyed material / I.A. Logachev, M.V. Zheleznyi, O.A. Komolova, K.V. Grigorovich // Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedeniy. Chernaia metallurgiia. 2020. V.63. Is.8. P.623–630.
