Закономерности формирования структуры и свойств Al сплавов, полученных аддитивными технологиями (селективным лазерным сплавлением и послойной электродуговой наплавкой)

И.Г. Бродова1, И.Г. Ширинкина1, А.О. Курышев1, В.В. Астафьев1, М.А. Шолохов1, Ю.С. Коробов1, Г.А. Биленко1, С.В. Афанасьев1, А.И. Кленов2, А.О. Коротеев3, А.Ю. Мельников4

1Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН
2Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина, г. Снежинск
3Белорусско-Российский университет, г. Могилев
4Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
 

Изучены структурно фазовые превращения и прочностные свойства конструкционных алюминиевых сплавов эвтектического и твердорастворного типов, полученные двумя аддитивными технологиями (АТ) – селективным лазерным сплавлением (СЛС) и электродуговым выращиванием (WAAM). Установлено, что в условиях неравновесной кристаллизации – высоких температурных градиентов и скоростей охлаждения расплава (V= 105 с-1 при СЛС и V=103 с-1 при WAAM) происходит закономерное измельчение структурных составляющих – зерен Al твердого раствора и эвтектики. В СЛС сплавах формирование микроструктуры с размером зёрен 6-8 мкм, имеющих ячеисто-дендритное строение, сопровождается образованием пересыщенных Al твердых растворов. В результате оптимизации режимов WAAM получены трехмерные детали из эвтектического Al-Si сплава и Al-Mg сплава с мелкозернистой структурой и плотностью 97-98% (рисунок). Показана корреляция структурно - фазового состояния АТ сплавов с их прочностными свойствами, которые в 1,2-2,5 раза превышают показатели аналогов, изготовленных традиционными способами.

 
 
Рисунок. внешний вид и макроструктура WAAM детали из сплава АМг5.

 

 

Публикации

  1. Структура и свойства конструкционных алюминиевых сплавов, полученных селективным лазерным сплавлением / Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Кленов А.И.  // Металлы. – 2025. - №6. С. (в печати).

  2. Структура и свойства AlSi10Mg сплава после селективного лазерного сплавления и последующей термообработки / И.Г. Ширинкина, И.Г. Бродова, В.В. Астафьев, А.О. Курышев, Ю.С. Коробов, Г.А. Биленко, С.В. Афанасьев // Физика металлов и металловедение. – 2025. – Т. 126. - №12. – С. (в печати).

  3. Исследование структуры и свойств деталей из сплава СвАМг5, полученных методом аддитивного электродугового выращивания / А.О. Курышев, И.Г. Бродова, В.В. Астафьев, И.Г. Ширинкина, А.О. Коротеев, Ю.С. Коробов, А.Ю. Мельников. // Известия РАН. Серия физическая. – 2025. – Т. 89. - №11. - С. 66–74.

  4. Влияние режимов послойной электродуговой наплавки на структуру и свойства Al-Si сплава / А.О. Курышев, И.Г. Бродова, М.А. Шолохов, И.Г. Ширинкина, В.В. Астафьев // Физика металлов и металловедение. – 2025. – Т. 126. - №12. – С. (в печати).

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег. № 122021000033-2, Шифр «Структура».