Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева — КАИ, Казань, Россия:

А. И. Горунов, доцент кафедры «Лазерные технологии», эл. почта: gorunow.andrej@yandex.ru

В данной работе представлены результаты исследования образцов из сплава на основе никеля, сформированных методом прямого лазерного нанесения материала. Проведен анализ влияния термической обработки при температурах 550 и 1050 ^оС на структуру образцов, трибологические свойства при внедрении контртела, прочность и пластичность при статических нагрузках, а также долговечность при циклических, изгибающих нагрузках. Показано, что термическая обработка повышает износостойкость получаемых образцов за счет выделения крупных карбидных фаз. Установлено, что нагрев образцов из сплава на основе никеля, предварительно полученных методом прямого лазерного нанесения, до температуры 1050 ^оС (выдержка 1,5 ч) приводит к повышению износостойкости, снижению прочности и пластичности за счет выделения по границам зерен карбидных фаз, являющихся концентраторами напряжений. Изучены характерные структурные зоны, формируемые при прямом лазерном нанесении материалов. Установлено, что в сечении образцов структура состоит из чередующихся зон столбчатых и мелких различно ориентированных кристаллов. Установлено, что выравнивание структуры образцов из сплава 1535-30 нагревом до температуры 550 ^оС (выдержка 1,5 ч) приводит к повышению долговечности при изгибающих циклических нагрузках, сохраняя при этом неизменными характеристики износостойкости. По результатам исследований предложен режим термической обработки образцов, получаемых методом прямого лазерного нанесения материала, снижающий структурную неоднородность и позволяющий повысить долговечность при циклической изгибающей нагрузке.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ, госконтракт по 220-му постановлению № 14.z50.31.0023, при финансовой поддержке РФФИ грант № 16-33-80016 мол_эв_а, РФФИ грант № 14-29-10281 офи_м.

1. Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Мисюров А. И. Технологические процессы лазерной обработки. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. — 664 с.
2. Туричин Г. А., Земляков Е. В., Поздеева Е. Ю., Туоминен Я. Технологические возможности лазерной наплавки с использованием мощных волоконных лазеров // Металловедение и термическая обработка. 2012. № 3. С. 35–40.
3. Горунов А. И. Влияние комбинированного метода упрочнения концентрированными потоками энергии на структуру и твердость поверхности титанового  α+β-сплава // Материаловедение. 2016. № 1. С. 15–18.
4. Горунов А. И. Упрочнение штамповой стали 4X5МФС мощным волоконным лазером // Вестник машиностроения. 2015. № 12. С. 65–67.
5. Горунов А. И., Гильмутдинов А. Х. Упрочнение и наплавка волоконным лазером как способы целенаправленного формирования структуры и свойств титанового сплава ВТ6 // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015. № 4. С. 40–44.
6. Yadroitsev I., Smurov I. Surface Morphology in Selective Laser Melting of Metal Powders // Physics Procedia. 2011. Vol. 12. P. 264–270.
7. Amend P., Hentschel O., Scheitler K., Gorunov A. I., Schmidt M. Effect of additive manufactured metallic structures on laser-based thermal joining of thermoplastic metal hybrids // Key Engineering Materials. 2015. Vol. 651–653. P. 777–782.
8. Hemmati I., Ocelík V., De Hosson J. Th. M. Effects of the alloy composition on phase constitution and properties of laser deposited Ni – Cr – B – Si coatings // Physics Procedia. 2013. Vol. 41. P. 302–311.
9. Gharbi M., Peyre P., Gorny C., Carin M. Influence of various process conditions on surface finishes induced by the direct metal deposition laser technique on a Ti – 6Al – 4V alloy // Journal of Materials Processing Technology. 2013. Vol. 213. P. 791–800.
10. Vilaro T., Colinb C., Bartout J. D., Naze L., Sennour M. Microstructural and mechanical approaches of the selective laser melting process applied to a nickel-base superalloy // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 534. P. 446–451.
11. Hemmati I., Ocelík V., De Hosson J. Th. M. Dilution effects in laser cladding of Ni – Cr – B – Si – C hardfacing alloys // Materials Letters. 2012. Vol. 84, No. 1. P. 69–72.
12. Dzhumaev P. S., Petrovsky V. N., Polsky V. I., Yakushin V. L. Surface hardening of structural materials by laser cladding with nickel alloys // Nonferrous Мetals. 2015. № 1. P. 50–55.

13. Макаров А. В., Соболева Н. Н., Малыгина И. Ю., Осинцева А. Л. Формирование износостойкого хромоникелевого покрытия с особо высоким уровнем теплостойкости комбинированной лазерно-термической обработкой // Металловедение и термическая обработка. 2015. Т. 717, № 3. С. 39–46.
14. Голубовский Е. Р., Епишин А. И., Светлов И. Л. Анизотропия характеристик статической и циклической прочности монокристаллов литого никелевого жаропрочного сплава // Вестник двигателестроения. 2004. № 2. С. 143–147.
15. Пат. 2482464 РФ. МПК G 01 Т 3/56. Устройство для триботехнических испытаний материалов / Ненашев М. В., Калашников В. В., Деморецкий Д. А. и др. ; заявл. 05.04.2011 ; опубл. 20.05.2013, Бюл. № 14
16. ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. — Введ. 1975–01–01.
17. ISO 1302:2002. Геометрические характеристики изделий (GPS). Обозначение текстуры поверхности в технической документации на продукцию.
18. Горунов А. И. Создание покрытий и объемных изделий из материала на основе никеля методом аддитивной лазерной обработки // Металлы. 2016. № 1. С. 101–105.