Дослідження впливу структури сплаву 1.4859, виготовленого за адитивною технологією PBF-LB/M, на властивості

UKR: Матеріали, що використовуються в ракетно-космічній техніці для роботи в умовах високих температур та агресивних середовищ, повинні характеризуватися підвищеними антикорозійними властивостями, а також доброю технологічністю. Однією з вагомих переваг адитивної технології лазерного плавлення металевого порошкового шару (PBF-LB/M) є здатність виконувати замкнені тонкостінні конструктивні елементи з товщиною стінок до 0,3 мм, що відповідає параметрам високоефективних теплообмінників або капілярних трубок, виготовлених традиційними методами. Оптимальним для такого типу застосування є використання жароміцного корозійностійкого сплаву, з мінімально достатнім вмістом нікелю та хрому. Процес PBF-LB/M, який характеризується поступовим надшвидким плавленням і кристалізацією мікрооб’ємів металу, а також повторюваними тепловими коливаннями в субсолідусному діапазоні температур дозволяє отримувати дрібнокристалічні структури з унікальними властивостями. Ці властивості можуть перевищувати показники однакових за хімічним складом матеріалів, отриманих традиційними методами виготовлення, зокрема литтям чи прокатом. Вивченню властивостей виробів, виготовлених за технологією PBF-LB/M з урахуванням структурного фактора присвячено значну кількість наукових робіт. Однак стрімке розширення номенклатури матеріалів для PBF-LB/M технології без їх одночасної кваліфікації і стандартизації призводить до відсутності комплексних даних про властивості, зокрема про міцність та корозійну стійкість, а також їх зміни в процесі подальшої обробки і експлуатації. У даній роботі досліджено структуру, механічні властивості після випробування на одновісний розтяг та стійкість проти міжкристалітної корозії виробів зі сплаву 1.4859 (Fe-32Ni-20Cr-1Nb), виготовлених за адитивною технологією PBF-LB/M. Встановлено, що підвищені показники міцності зумовлені, по-перше, структурними характеристиками матеріалу, зокрема розміром та орієнтацією зерен, станом границь зерен та наявністю виділень надлишкових фаз, по-друге, напрямком (площиною) проведення механічних випробувань, по-третє, наявністю внутрішніх дефектів будови. У стані після друку (за PBF-LB/M технологією) характеристики міцності перевищують вимоги, що пред’являються до литих виробів із цього сплаву, а також до прокату зі сплавів Incoloy 800 та ХН32Т. Дослідження показало, що застосування термічної оброки при 1150ºС забезпечує підвищену стійкість проти міжкристалітної корозії.

ENG: Materials used in aerospace for operation under high-temperature and aggressive environmental conditions must exhibit enhanced corrosion resistance as well as good manufacturability. One significant advantage of the laser powder bed fusion of metals (PBF-LB/M) additive technology is the ability to fabricate enclosed thin-walled structural elements with wall thicknesses as low as 0.3 mm, corresponding to the specifications of highly efficient heat exchangers or capillary tubes produced by conventional methods. The use of heat-resistant, corrosion-resistant alloys with minimally sufficient nickel and chromium content is more appropriate for this type of application. The PBF-LB/M process, characterized by gradual ultrafast melting and crystallization of metal microvolumes, as well as repeated thermal cycling within the sub-solidus temperature range, enables the formation of fine-grained microstructures with unique properties. These properties may exceed those of chemically identical materials produced by traditional manufacturing technologies such as casting or rolling. A considerable body of scientific work has been devoted to studying the properties of components fabricated by PBF-LB/M, taking into account the structural factor. However, the rapid expansion of the range of materials available for the PBF-LB/M process without concurrent qualification and standardization leads to a lack of comprehensive data on material properties, particularly regarding strength and corrosion resistance, as well as their changes during subsequent processing and operation. This study investigates the microstructure, mechanical properties following uniaxial tensile testing, and resistance to intergranular corrosion of components made of alloy 1.4859 (Fe-32Ni-20Cr-1Nb) produced via the PBF-LB/M additive manufacturing technology. It was established that enhanced strength parameters are attributed, firstly, to the structural characteristics of the material, including grain size and orientation, state of grain boundaries, and the presence of precipitates of secondary phases, secondly, to the direction (plane) of mechanical testing, and thirdly, to the presence of internal structural defects. In the as-built condition (after PBF-LB/M fabrication), the strength characteristics exceed the requirements for cast components made from this alloy, as well as those for rolled products from Incoloy 800 and KhN32Т alloys. The study further demonstrated that heat treatment at 1150ºC enhances resistance to intergranular corrosion.