Структура и свойства изделий из псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В при прямом лазерном выращивании тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шальнова Светлана Александровна

• Шальнова Светлана Александровна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Шальнова Светлана Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Аддитивные технологии, методы печати, технология прямого лазерного выращивания

1.2 Формирование дефектов в процессе прямого лазерного выращивания

1.3 Титановые сплавы, структура и свойства титановых сплавов, полученных с помощью прямого лазерного выращивания

1.4 Влияние керамических добавок на структуру и свойства при аддитивных методах

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДИКИ

2.1 Методика и оборудование для метода прямого лазерного выращивания

2.2 Методика проведения моделирования формирования фазового состава в титановых сплавах с различным содержанием карбида кремния с помощью программного комплекса ^егто-Са1с

2.3 Методы и методика проведения исследований структуры и свойств материалов

2.4 Материалы

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ ПТ-3В С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

3.1 Формирование структуры и свойств образцов, полученных в процессе прямого лазерного выращивания в исходном состоянии и после термической обработки

3.2 Исследование формирования дефектов в образцах в процессе варьирования параметров технологического процесса прямого лазерного выращивания

3.3 Исследование влияния дефектов-несплавлений на механические свойства титанового сплава ПТ-3В, полученного технологией прямого лазерного выращивания

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОБРАЗЦОВ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ПТ-3В, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

4.1 Разработка градаций доли плотности дефектов образцов из титанового сплава ПТ-3В, изготовленных технологией ПЛВ

4.2 Исследование влияния концентрации пор на механические свойства образцов, изготовленных с помощью метода прямого лазерного выращивания из титанового сплава ПТ-3В

Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ПРИ ДОБАВЛЕНИИ УПРОЧНЯЮЩИХ ЧАСТИЦ КАРБИДА КРЕМНИЯ В ТИТАНОВУЮ МАТРИЦУ В ПРОЦЕССЕ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

5.1 Анализ порошкового материала карбида кремния и выбор фракционного состава порошка для изготовления образцов методом прямого лазерного выращивания

5.2 Исследование влияния концентрации керамических частиц на формирование структуры и фазового состава образцов

5.2.1 Изготовление образцов с различной концентрацией керамических частиц методом ПЛВ

5.2.2 Моделирование фазового состава в процессе кристаллизации образцов в зависимости от содержания SiC

5.2.3 Исследование структуры и фазового состава образов с различным содержанием керамических частиц в титановой матрице

5.3 Механические испытания металлокерамических образцов при повышенных температурах

5.4 Оценка коррозионной стойкости образцов титанового сплава с различным содержанием частиц карбида кремния методом линейной анодной поляризации

Заключение по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

За последние несколько лет произошло значительное развитие технологий аддитивного производства (АП) металлов, в частности технология прямое лазерное выращивание, и был достигнут значительный прогресс в понимании того, как выбор технологий и их параметров влияют на свойства металлических деталей. Несмотря на это, сведения о характеристиках полученных изделий из псевдо-альфа титановых сплавов недостаточно всесторонне изучены, что затрудняет полное понимание применения материалов, особенно для предприятий, заинтересованных во внедрении аддитивного производства в свой технологический цикл.

В данной работе представлено исследование псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В, используемого в судостроительной и атомной промышленностях. В работе рассмотрены вопросы, связанные с процессом формирования сплава с помощью ПЛВ, а также формировании его структуры и свойств. По результатам исследования установлены закономерности поведения в псевдо-альфа титановом сплаве ПТ-3В, полученном с помощью технологии прямого лазерного выращивания с последующей термической обработкой. Выбраны режимы термической обработки исходя из формирования микроструктуры и механических свойств сплава. Также исследовано влияние формирования дефектов на структуру и механические свойства образцов, определены критерии, предъявляемые к образцам для обеспечения механических свойств на уровне ГОСТ. Исследован способ упрочнения титановых материалов за счет добавления керамических частиц карбида кремния. По результатам исследования установлено, что введение керамических упрочняющих частиц является эффективным методом повышения механических характеристик титанового сплава ПТ-3В.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства изделий из псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В при прямом лазерном выращивании»

Актуальность темы исследования

Для развития Арктической зоны необходимо обеспечение высококачественными и экономически конкурентоспособными источниками энергии, предназначенными для эксплуатации в условия экстремальных температур. Энергетическая инфраструктура служит основой для полноценного осуществления жизнедеятельности в Арктическом регионе, а также для

достижения целей и стратегических приоритетов государственной политики в данной области. Для реализации этой задачи целесообразно рассмотреть создание современной атомной станции малой мощности (АСММ). Успешная реализация этой инициативы требует своевременного и качественного обеспечения реакторных установок (РУ) и АСММ всеми необходимыми комплектующими и оборудованием. Таким образом диссертационное исследование направлено на исследование формирования структуры и свойств титанового сплава ПТ-3В для последующего использования сплава и технологии в изготовлении теплообменника, который может быть использован для комплектации АСММ.

Новые производственные технологии с использованием лазерного излучения в качестве источника нагрева, и технология прямого лазерного выращивания (ПЛВ) в частности, отличаются от классических методов порошковой металлургии, тем, что изготовление изделий сложной геометрической формы с высокими значениями механических свойств возможно без существенных временных затрат на дополнительные технологические операции, например, изготовление оснастки, процесс спекания порошковых композиций, сварка отдельных частей изделия, пост механическая обработка.

В связи с широким использованием титановых сплавов в атомной промышленности, судостроении и машиностроении основной задачей становится повышение механических и эксплуатационных свойств за счет создания мелкозернистой структуры и применения передовых технологий, включая аддитивное производство. Тщательный подбор технологических параметров процесса ПЛВ и последующей термической обработки способствует увеличению прочности/пластичности материала. Для уменьшения размера зерна в металлическую матрицу вводят модификаторы, например, керамические материалы с высокой температурой плавления, которые обладают хорошей износостойкостью и высокой термической стабильностью. Примечательно, что аддитивные технологии являются превосходным методом для изготовления композитов, состоящих из металлической матрицы и керамических включений.

Изделия из титановых сплавов и металлокерамик на их основе, изготовленные с помощью ПЛВ, обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Несмотря на возросший интерес к аддитивному производству, а также к исследованию формирования структуры и свойств титановых сплавов и металломатричных композитов на их основе на сегодняшний день существует проблема несогласованности проводимых исследований, которая ведет к значительным трудностям в направлении внедрения передовых технологий в реальные секторы производства.

Также актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках присвоения гранта РФФИ 20-38-90204 «Исследование структуры и свойств изделий из металлических порошков псевдо-альфа титановых сплавов, полученных при прямом лазерном выращивании» 2020-2022 гг. В соответствии с Распоряжением Правительства от 14.07.2021 №1913-р стратегии развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 2030 г. аддитивные технологии определяются «как отрасль экономики, включающая в себя разработку и производство аддитивного оборудования, комплектующих, материалов для аддитивного производства и специализированного программного обеспечения, а также услуги и инжиниринг в сфере аддитивных технологий» [1].

Цели и задачи

Разработка способов повышения прочностных характеристик псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В и композитов на его основе, полученных с помощью технологии прямого лазерного выращивания и последующей термической обработки.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Исследование влияния варьирования технологических параметров прямого лазерного выращивания на образование дефектов и механические свойства образцов псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В.

2. Моделирование формирования фазового состава в титановых сплава ПТ-3В сплава с добавлением частиц карбида кремния в ходе неравновесной кристаллизации;

3. Исследование концентрации керамических частиц карбида кремния на изменение структуры и свойств титанового сплава ПТ-3В.

Научная новизна

1. Установлены закономерности формирования структуры псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В изготовленного технологией прямого лазерного выращивания и последующей термической обработки, позволяющие получать повышенный уровень механических характеристик, а именно предела текучести, предела прочности и относительного удлинения.

2. Установлены критерии оценки качества титанового сплава ПТ-3В, полученного с помощью технологии прямого лазерного выращивания с последующей термической обработкой для применения в элементах реакторных установок.

3. Впервые изучены механизмы взаимодействия между элементами матрицы титанового сплава ПТ-3В и керамических частиц SiC. Сопоставлены результаты теоритических расчетов c использованием Thermo-Calc c фазовым составом экспериментальных образцов.

Практическая значимость

Решение вышеописанной проблемы позволит оптимизировать процесс производства, сохраняя баланс между технологическими возможностями и качеством конечного продукта, что особенно важно для применения технологии прямого лазерного выращивания в атомной и судостроительной промышленности.

Проведенные исследования по данной тематике позволили усовершенствовать уже существующую технологию ПЛВ путём расширения номенклатуры используемых материалов. Также в виду специфики и отличия физических свойств и морфологии порошков металлической матрицы и керамической добавки модифицирован способ подачи порошков в зону обработки лазерным излучением. В ходе проведения исследования решены актуальные задачи по разработке экспериментальных основ по созданию новых функциональных материалов с применением лазерных технологий. На примере системы протестирована возможность применения ПЛВ для получения материала с

высокими значения механических свойств, испытанных при повышенной температуре в сочетании с высокими коррозионными свойствами. На основе полученных данных выявлены и сформулированы общие закономерности формирования структуры и свойств подобных металломатричных композитов, перспективных для применения в судостроении и атомной отраслях. Разработан способ повышения температуростойкости титанового псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В с помощью внедрения керамических частиц SiC в процессе прямого лазерного выращивания.

Методология и методы исследования

Объектами исследований являлись титановый сплав ПТ-3В и металлокерамические материалы на его основе, полученные с помощью технологии прямого лазерного выращивания. Изготовление образцов, пробоподготовка, структурно-фазовые исследования и механические испытания материалов в условиях статического нагружения проводились с использованием оборудования Отдела исследований материалов Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

В работе применялись методы металлографических исследований с помощью электронной микроскопии сканирующей (Mira3 TESCAN, Чехия) с системой энергодисперсионного анализа (AztecLive Advanced Ultim Max 65 (Oxford Instruments NanoAnalysis, Великобритания), рентгенофазовый анализ (D2 Phaser Bruker, Германия), расчет фазовых превращений (ПО Thermo-Calc), механические испытания образцов с помощью измерения микротвердости (FM-310 "Future-Tech Corp.", Япония), испытаний на одноосное растяжение (TrapeziumX Shimadzu Corporation, Япония), испытаний на ударную вязкость с помощью маятникового копра Zwick Roell RKP450 (Германия), износостойкость (DHR-2 TA Instruments, США). При проведении циклических испытаний была использована сервогидравлическая универсальная испытательная установка Instron 8801.

Положения, выносимые на защиту

1. По результатам механических испытаний установлено, что в образцах с наведёнными дефектам и до 0,15% сохраняются свойства на уровне ГОСТ;

2. Установлено, что добавление 1% керамических частиц карбида кремния приводит к повышению прочности на 38% при температуре испытания 350°С.

3. Определение соответствия использования компьютерного моделирования для расчета фазового состава металлокерамик на основе титана и карбида кремния, полученной ПЛВ.

Степень достоверности и апробация результатов

Для обеспечения достоверности полученных результатов было использовано современное исследовательское оборудование, а также применены взаимодополняющие методы анализа и статистическая обработка результатов измерений. Все экспериментальные данные были получены на поверенном оборудовании. Полученные в работе результаты согласуются с современными представлениями об особенностях формирования псевдо-альфа титановых сплавов при использовании лазерного излучения.

Результаты диссертационного исследования были апробированы на международных научных конференциях и семинарах: 9-я, 10-я международная конференция «Beam Technologies and Laser Application» ("Лучевые технологии и применение лазеров"); научная конференция с международным участием «Неделя науки СПбПУ» в 2017 и 2018 годах, международная научно-техническая конференция "Пром-Инжиниринг" в 2018, 2019 гг. Регулярный научно-технический семинар ИЛИСТ 2023г.;

III Международный семинар передовых производственных технологий, Сколтех 2023г.

Публикации

По результатам диссертационного исследования опубликовано 11 печатных работ, 2 из которых входят в журналы, рекомендованные ВАК, 9 публикаций представлены в изданиях, индексируемых в базах Web of Science и Scopus.

Соответствие паспорту заявленной специальности

Тема и содержание диссертационной работы соответствует научной специальности 05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии в части пунктов:

- Физические процессы в материалах при сварке и родственных технологиях, фазовые и структурные превращения, образование соединений и формирование их свойств (п.3);

- Технологические основы сварки и родственных процессов (п.4);

- Материалы для сварки, родственных процессов и технологий (п.9).

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 118 страниц, включая 39 рисунков и 22 таблицы. Список литературы содержит 111 наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

В данной главе рассмотрены методы аддитивного производства, включая технологию прямого лазерного выращивания (ПЛВ), данные приведены из современных источников литературы. Проведен анализ взаимосвязи технологических параметров процесса ПЛВ и формирования дефектов в титановых сплавах. Оценена возможность использования псевдо-альфа титанового сплава ПТ-3В в технологии ПЛВ и область их применения. Рассмотрена зависимость свойств от формирования структуры ПТ-3В, полученных методами аддитивного производства. Также было рассмотрено формирование структуры и свойств металлокерамических образцов с использованием титановых сплавов в качестве матрицы. Рассмотрены способы упрочнения титановой матрицы за счет добавления керамических частиц в процессе АП.

1.1 Аддитивные технологии, методы 3Б печати, технология прямого

лазерного выращивания

Современный мир находиться в процессе смены промышленной парадигмы, что включает в себя развитие производства более сложных изделий с одновременным развитием и использованием передовых производственных технологий, а также разработкой новых материалов. В настоящее время все больше развиваются новое направление машиностроения- аддитивное производство [2].

В традиционных производственных процессах операции механической обработки, такие как операции сверления, резки и шлифования, используются для преобразования сырья в конечное изделие, которые можно назвать процессами «вычитаемого производства». В этих процессах образуется большое количество отходов в виде стружки и обрезков, что влияет как на экономическую, так и экологическую устойчивость производства. В современной промышленности основное внимание уделяется внедрению методов аддитивного производства, которые производят меньше отходов и меньше воздействуют на окружающую среду по сравнению с традиционными производственными процессами [3]. В соответствии с международным стандартом [4] аддитивное производство

определяется как процесс соединения материалов для изготовления деталей, который основан на создании физического объекта по 3D модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем, в отличие от вычитающего (субтрактивного) производства (механической обработки) и традиционного формообразующего производства (литья, штамповки). В аддитивном производстве исходный материал в виде проволоки или порошка может быть сплавлен, расплавлен или спечен слой за слоем непосредственно из трехмерного файла системой автоматизированного проектирования (САПР) и с минимальным вмешательством человека [5].

В целом, процессы АП подразделяются в соответствии со стандартом ГОСТ Р 57558—2017 на семь категорий: экструзия материала (material extrusion), синтез на подложке (powder bed fusion), струйное нанесение связующего (binder jetting), прямой подвод энергии и материала (directed energy deposition), струйное нанесение материала (material jetting), листовая ламинация (sheet lamination) и фотополимеризация в ванне (vat photopolymerization). Из семи указанных процессов лишь четыре относятся к металлам. Процессы, относящиеся к синтезу на подложке реализуется по схеме, в которой энергия от внешнего источника используется для избирательного спекания/сплавления предварительно нанесенного слоя порошкового материала. Такие установки на основе лазера обычно относятся либо к селективному лазерному сплавлению (selective laser melting SLM), либо к селективному лазерному спеканию (СЛС, selective laser sintering). К методам, использующим в качестве строительного материала проволоку, относят электронно-лучевые AM (EBAM) и проволочно-дуговые AM (WAAM) методы. Популярной технологией АП является технология прямого лазерного выращивания (ПЛВ) или процесс прямого подвода энергии и материала (directed energy deposition) [6].

Метод прямого лазерного выращивания основан на получении образцов, деталей и изделий из порошковых композиций. Суть технологии заключается в том, что высокоэнергетический лазерный луч используется для создания ванны расплава на подложке. Затем из порошкового питателя с помощью потока инертного газа через сопло в ванну расплава попадает порошковый материал. При

взаимодействии лазерного излучения и порошковой смеси в процессе кристаллизации формируется наплавочный валик. Этот процесс происходит поэтапно: слой за слоем. Первый слой наносится в соответствии с разработанной трехмерной моделью. После завершения траектории лазерного луча на первом слое, сопло поднимется на толщину одного слоя для нанесения следующего слоя. Изготовление спроектированной детали будет завершено многократным повторением аналогичных процессов наплавки, схема процесса прямого лазерного выращивания и фотографии установки представлены на рис. 1.1. Метод прямого лазерного выращивания все чаще используется для производства изделий в атомной энергетике, кораблестроении, а также в таких отраслях промышленности, как аэрокосмическая, медицинская, автомобильная, [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13].

Рисунок 1.1 - а) Схема процесса прямого лазерного выращивания[14]; б) установка для технологии ПЛВ ИЛИСТ-Ь+, производство СПбГМТУ

1.2 Формирование дефектов в процессе прямого лазерного выращивания

Образование дефектов связаны со сложной и изменчивой структурой теплопередачи и динамическими характеристиками ванны расплава в процессе обработки. По результатам аналитического обзора литературы, установлено, что существует несколько причин формирования пористости в процессе прямого лазерного выращивания. Первая - неправильный выбор технологический параметров, вторая - высокое содержание растворенных газов в исходном порошковом материале, что в свою очередь может существенно влиять на

механические и физические свойства изделий. Для снижения влияния термического воздействия при прямом лазерном выращивании обычно применяют варьирование параметров лазерного излучения [15]. Приобретение высококачественного порошка порой затруднительно, что приводит, в процессе ПЛВ, к формированию образцов с пористой структурой. Пористость влияет на механические свойства образцов и может оказать существенное воздействие на их эксплуатационное качество. В связи с этим возникает необходимость в проведении исследований, направленных на оценку влияния пористости на механические свойства образцов, вырезанных в различных направлениях. Целью таких исследований является установление минимально допустимой концентрации дефектов, что позволит определить критические параметры качества материала и разработать рекомендации по его улучшению. Для получения дефектных образцов проводили варьирование технологического параметра - скорости транспортного газа и были получены технологические пробы размером 55*10* 10мм3. Транспортный газ используется переноса порошковых частиц из порошкового питателя в ванну расплава. Параметры технологических режимов представлены в таблице 4.5.

В качестве основных дефектов, в материалах, изготавливаемых технологией прямого лазерного выращивания можно выделить дефекты двух типов:

- газовые поры;

- несплавления.

Газовые поры обычно имеют сферическую или эллиптическую форму с диаметром около 1мкм -200 мкм и случайным образом распределены в материале. Круглая форма этих пор указывает на то, что они образовались из-за захваченного газа, т.е. газ, попавший в расплавленную ванну, не вышел вовремя и, следовательно, застрял в затвердевшем шарике. Поэтому плотные металлические порошки предпочтительнее иррегулярных порошков в качестве сырья в АП-процессах, потому что полая структура в иррегулярных порошках легко вводит газовые поры. Обычно, снижение скорости сканирования и увеличение мощности

лазера уменьшает образование газовых пор в некоторой степени, но вряд ли могут их полностью устранить.

В отличие от газовых пор, размер несплавления больше, а их форма похожа на неправильный клин или полосу с острыми углами. Эти дефекты обычно распределяются в пограничной зоне двух соседних слоев, оставляя тонкие межплоскостные трещины. Как описано в работах, несплавления в основном образуются из-за отклонения от оптимальных условий плавления, при недостаточной энергии лазера и чрезмерном количестве порошка, что приводит к отсутствию сплавления и слабой связи между слоями. Короткая ось несплавлений обычно выравнивается в направлении построения. При воздействии нагрузки, особенно при одноосной растягивающей нагрузке, параллельной направлению построения, острые углы этих дефектов подвержены концентрированным локальным напряжениям, что приводит к преждевременному разрушению. По сравнению с газовыми порами, несплавления более пагубно влияют на эксплуатационные характеристики изделий, полученных АП, но считаются предотвращаемыми. Эффективным способом уменьшить несплавления является увеличение плотности входной энергии.

Результаты показывают, что наличие дефектов в целом снижает механические свойства и стойкость к коррозии. Пористость образцов из сталей сказывается на относительном удлинении образцов, а несплавления приводят к анизотропии свойств в направлениях X и 7.

В аддитивном производстве, так же, как и в традиционных технологиях, неизбежно формирование дефектов. Прямое лазерное выращивание многофакторный процесс и формирование дефектов может быть вызвано несоответствием технологических параметров процесса, например, неправильный выбор мощности лазерного излучения, скорости перемещения сварочной головки или неверно заданный расход порошка, недостаточная защита сварочной ванны от воздействия внешней среды. Также причиной является высокий расход транспортного газа, при котором может возникнуть эффект "выдувания" металла из ванны расплава, что, в свою очередь, может привести к неравномерности

наплавленного материала и возникновению дефектов. Оптимальные технологические параметры зависят от конкретных условий производства, материала и могут быть определены экспериментально.

Чаще всего образцы, полученные технологией ПЛВ, содержат два типа дефектов: пористость и несплавления. Поры возникают из-за захвата газа во время плавления и примесей в порошке исходного сырья [16], тогда как несплавления в основном возникают из-за неполного сплавления соседних слоев [17], оба дефекта являются доминирующей причиной образования трещин и разрушения образцов из-за концентрации внутренних напряжений, приводящих к снижению прочности [18]. Для повышения качества металлических изделий, полученных методами аддитивного производства, необходимо уделить особое внимание контролю качества процесса и готовых изделий.

Несплавления (рис. 1.2) влияют на анизотропию получаемого материала больше, чем поры, вызванные газозахватом, поскольку они в основном ориентированы вертикально к направлению построения [19]. Как описано выше, несплавления обычно возникают из-за того, что расплавленный материал не заполняет зазор между следующими слоями что снижает механические свойства получаемого материала, включая его прочность и относительное удлинение в направлении Ъ (т.е. направлении построения) по сравнению со свойствами в направлениях X и У (т.е. направлениях сканирования) [20,21]. В том числе, несплавления являются критическими дефектами из-за неправильной формы и более высокой концентрацией напряжений в углах дефекта по сравнению с дефектами - порами [22].

1 мм

Рисунок 1.2 - Формирование несплавлений на примере сплава 15Х2МФА Влияние пор (рис. 1.3) также важно изучать с точки зрения качественного выбора материала и механических свойств готовых изделий [23, 24]. Стерлинг и др. [25] провели исследование Ti-6Al-4V (аналог ВТ6), полученного ПЛВ и обнаружили, что форма, размер, расположение и количество дефектов пористости влияют на усталостное поведение. Дефекты пористости увеличивают разброс усталостной долговечности, что затрудняет прогнозирование долговечности изделия. Гюнтер и др. [26.] показали, что в образцах Ti-6Al-4V, полученные с помощью селективного лазерного плавления и термической обработки формируются несплавления и пористость, а форма дефектов является важным фактором, влияющим на механические свойства. Также в работе Sarah Wolff и др. [19], установлено, что более низкая скорость охлаждения приводила к более сферическим порам, образующимся из-за запертого газа внутри валика, в то время как более высокая скорость охлаждения приводила к более неправильной форме пор из-за недостаточного расплавления частиц порошка. В работе [27] установлено, что в процессе ПЛВ формируется анизотропия свойств, и наилучшими свойствами обладают образцы вырезанные перпендикулярно направлению роста плиты, а также те образцы, которые находятся в середине плиты, что связывают со снижением скорости охлаждения в этой области образца и формированием более равновесной структуры.

Рисунок 1.3 - Формирование пор на примере сплава 12Х18Н10Т

Формирование структуры и свойств титановых сплавов в процессе прямого лазерного выращивания

1.3 Титановые сплавы, структура и свойства титановых сплавов, полученных с помощью прямого лазерного выращивания

Титановые сплавы были разработаны в середине XX века и с тех пор нашли широкое применение в различных отраслях промышленности от пищевой до атомной энергетики. Титан имеет две аллотропные модификации: низкотемпературная а - модификация, стабильная до 882,5°С, имеет гексагональную плотноупакованную (ГПУ) решетку. Высокотемпературная в -модификация, устойчивая в диапазоне температур от 882,5°С до температуры плавления, характеризуется объемно-центрированной кубической (ОЦК) решеткой.

Титановые сплавы по типу структуры в стабильном состоянии можно разделить на 5 групп: альфа-сплавы; псевдо-альфа-сплавы; альфа+бетта -сплавы; псевдо-бетта-сплавы; бетта-сплавы [28, 29]

Альфа-титановые сплавы используются в химической промышленности. Эти сплавы обладают отличными коррозионными свойствами и способностью к деформации. Различные марки технически чистого (ВТ1-00, ВТ1 -0, ВТ1-2 титана различаются прежде всего содержанием кислорода [30]). Как элемент внедрения

кислород резко увеличивает прочность при одновременном снижении пластичности. Чтобы достичь требуемого уровня прочности таких титановых сплавов, намеренно легируют только кислородом; такие элементы, как углерод, железо и кремний, считаются примесями, попадающими в сплав в процессе производства. Альфа-титановые сплавы обеспечивают предел прочности на разрыв при комнатной температуре от 300 МПа до 930 МПа [31]. Среди них марка ВТ1-00 обладает самым низким уровнем прочности и отличной формуемостью в холодном состоянии. Поэтому он используется для деталей, которым требуется отличная коррозионная стойкость, но не принципиальна низкая прочность (например, в качестве защитного слоя). Более высокий уровень прочности, демонстрируют легированные альфа-титановые сплавы, например, титановый сплав системы ТьА1-Sn, применяется в качестве материала для резервуаров с водородом и сосудов под давлением.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шальнова Светлана Александровна, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 14 июля 2021 г. № 1913-р «Стратегия развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 2030 года». [Электронный ресурс]. URL: http://static.government.ru/media/acts/files/1202107160042.pdf (дата обращения: 14.09.2022)

2. Jamwal A. Industry 4.0 technologies for manufacturing sustainability: A systematic review and future research directions / A. Jamwal, R. Agrawal, M. Sharma, A. Giallanza // Applied Sciences. - 2021. - Vol. 11. - P. 5725. -https://doi.org/10.3390/app11125725.

3. Korner M.E.H. Systematic literature review: Integration of additive manufacturing and Industry 4.0 / M.E.H. Korner, M.P. Lamban, J.A. Albajez, J. Santolaria, L.C.N. Corrales, J. Royo // Metals. - 2020. - Vol. 10. - P. 1061. -https://doi.org/10.3390/met10081061.

4. Standard Terminology for Additive Manufacturing - General Principles -Terminology ISO/ASTM 52900:2015. [Электронный ресурс]. URL: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5341680/mod_resource/content/1/IS0ASTM5 2900.11961.pdf (дата обращения: 14.05.2024)

5. Badiru A.B. Additive manufacturing handbook: Product development for the defense industry (1st ed.) / A.B. Badiru, V.V. Valencia, A.B. Badiru, D. Liu, C.R. Hartsfield. - CRC Press, 2017. - P. 938. https://doi.org/10.1201/9781315119106.

6. ГОСТ Р 57558-2017. Национальный стандарт российской федерации. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2020. 12 с

7. Rouf S. Additive manufacturing technologies: Industrial and medical applications / S. Rouf, A. Malik, N. Singh, A. Raina, N. Naveed, M.I.H. Siddiqui, M.I.U. Haq // Sustainable Operations and Computers. - 2022. - Vol. 3. - pp. 258-274. -https://doi.org/10.1016/j.susoc.2022.05.001.

8. Salunkhe S. Current trends of metal additive manufacturing in the defense, automobile, and aerospace industries / S. Salunkhe, D. Rajamani // In Woodhead

Publishing Reviews: Mechanical Engineering Series - Advances in Metal Additive Manufacturing. - Woodhead Publishing, 2023. - pp. 147-160. -https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91230-3.00004-4.

9. Prathyusha A. A review on additive manufacturing and topology optimization process for weight reduction studies in various industrial applications / A. Prathyusha, G.R. Babu // Materials Today: Proceedings. - 2022. - Vol. 62. - pp. 109117. - https://doi.org/10.1016Zj.matpr.2022.02.604.

10. Wrobel R. A metal additively manufactured (MAM) heat exchanger for electric motor thermal control on a high-altitude solar aircraft—Experimental characterization / R. Wrobel, B. Scholes, A. Hussein, R. Law, A. Mustaffar, D. Reay // Thermal Science and Engineering Progress. - 2020. - Vol. 19. - Article 100629. -https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100629

11. Badkoobeh F. Additive manufacturing of biodegradable magnesium-based materials: Design strategies, properties, and biomedical applications / F. Badkoobeh, H. Mostaan, M. Rafiei, H.R. Bakhsheshi-Rad, S. RamaKrishna, X. Chen // Journal of Magnesium and Alloys. - 2023. - Vol. 11. - pp. 801-839. -https://doi.org/10.1016/jjma.2022.12.001

12. Zhao N. Direct additive manufacturing of metal parts for automotive applications / N. Zhao, M. Parthasarathy, S. Patil, D. Coate, K. Myers, H. Zhu, W. Li // Journal of Manufacturing Systems. - 2023. - Vol. 68. - pp. 368-375. -https://doi.org/10.1016/jjmsy.2023.04.008

13. Gibson I. Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing (2nd ed.) / I. Gibson, D. Rosen, B. Stucker. - Springer New York, New York, USA, 2015. - XXI, 498. - https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2113-3

14. Zuo L. High deposition rate powder- and wire-based laser directed energy deposition of metallic materials: A review / L. Zuo, S. Shang, X. Ma, H. Tan, C. Zhong, G. Bi, A.T. Clare, A. Gasser, J. Chen // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2022. - Vol. 181. - Article 103942. - ISSN 0890-6955. -https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2022.103942

15. Thompson S.M. An overview of direct laser deposition for additive manufacturing; part II: mechanical behavior, process parameter optimization and control / S.M. Thompson, L.K. Bian, N. Shamsaei, A. Yadollahi // Additive Manufacturing. -2015. - Vol. 8. - pp. 12-35. - https://doi.org/10.1016Zj.addma.2015.07.002

16. Frazier W.E. Metal Additive Manufacturing: A Review // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2014. - Vol. 23. - pp. 1917-1928. -https://doi.org/10.1007/s11665-014-0958-z

17. Pegues J.W. Fatigue of additive manufactured Ti-6Al-4V, Part I: The effects of powder feedstock, manufacturing, and post-process conditions on the resulting microstructure and defects / J.W. Pegues, S. Shao, N. Shamsaei, N. Sanaei, A. Fatemi, D.H. Warner, P. Li, N. Phan // International Journal of Fatigue. - 2020. - Vol. 132. -Article 105358. - https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2019.105358

18. Zhao S. A comparative study of laser metal deposited and forged Ti-6Al-4V alloy: Uniaxial mechanical response and vibration fatigue properties / S. Zhao, K. Yuan, W. Guo, Y. He, Y. Xu, X. Lin // International Journal of Fatigue. - 2020. - Vol. 136. -Article 105629. - https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2020.105629

19. Wolff S. Anisotropic properties of directed energy deposition (DED)-processed Ti-6Al-4V / S. Wolff, T. Lee, E. Faierson, K. Ehmann, J. Cao // Journal of Manufacturing Processes. - 2016. - Vol. 24, Part 2. - pp. 397-405. - ISSN 1526-6125. -https://doi.org/10.1016/jjmapro.2016.06.020

20. Alcisto J. Tensile properties and microstructures of laser-formed Ti-6Al-4V / J. Alcisto, A. Enriquez, H. Garcia, S. Hinkson, T. Steelman, E. Silverman, P. Valdovino, H. Gigerenzer, J. Foyos, J. Ogren // Journal of Materials Engineering and Performance. -2011. - Vol. 20. - pp. 203-212. - DOI: 10.1007/s11665-010-9670-9

21. Wang T. Grain morphology evolution behavior of titanium alloy components during laser melting deposition additive manufacturing / T. Wang, Y. Zhu, S. Zhang, H. Tang, H. Wang // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Vol. 632. - pp. 505-513. - DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.01.256

22. Azarniya A. Additive manufacturing of Ti-6Al-4V parts through laser metal deposition (LMD): Process, microstructure, and mechanical properties / A. Azarniya,

X.G. Colera, M.J. Mirzaali, S. Sovizi, F. Bartolomeu, M.S. Weglowski, W.W. Wits, C.Y. Yap, J. Ahn, G. Miranda, F.S. Silva, H.R. Madaah Hosseini, S. Ramakrishna, A.A. Zadpoor // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 804. - pp. 163-191. -https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255

23. Wang Y. High-cycle fatigue crack initiation and propagation in laser melting deposited TC18 titanium alloy / Y. Wang, S. Zhang, X. Tian, H. Wang // International Journal of Mineral Processing and Materials. - 2013. - Vol. 20. - pp. 665-670. -https://doi.org/10.1007/s12613-013-0781-9

24. Liu Z. Fatigue properties of Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si alloy produced by direct laser deposition / Z. Liu, P. Liu, L. Wang, Y. Lu, X. Lu, Z.-X. Qin, H.-M. Wang // Materials Science and Engineering, A. - 2018. - Vol. 716. - pp. 140-149. -https://doi.org/10.1016Zj.msea.2018.01.016

25. Sterling A.J. Fatigue behavior and failure mechanisms of direct laser deposited Ti-6Al-4V / A.J. Sterling, B. Torries, N. Shamsaei, S.M. Thompson, D.W. Seely // Materials Science and Engineering, A. - 2016. - Vol. 655. - pp. 100-112. -https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.12.026

26. Günther J. Fatigue life of additively manufactured Ti-6Al-4V in the very high cycle fatigue regime / J. Günther, D. Krewerth, T. Lippmann, S. Leuders, T. Tröster, A. Weidner, H. Biermann, T. Niendorf // International Journal of Fatigue. - 2017. - Vol. 94. - pp. 236-245. - https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.05.018

27. 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. - Vol. 132. - pp. 106-117. - ISSN 1359-6454. - https: //doi. org/ 10.1016/j. actamat .2017.04.027

28. Белов С.П., Брун М.Я., Глазунов С.Г. и др. Металловедение титана и его сплавов / Под ред. Глазунова С.Г. и Колачева Б.А. - М.: Металлургия, 1992. -352 с.

29. Тарасов А.В. Металлургия титана. - ИКЦ Академкнига, 2003. - 329 с.

30. ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановыми деформируемые. Марки. - М., 1992. - 12 с.

31. ГОСТ 26492-85 Прутки катаные из титана и титановых сплавов. Издательство стандартов, 1985. - 31 с.

32. Sibum H. Titanium and Titanium Alloys - From Raw Material to Semifinished Products // In: Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications / Eds. Dr. Christoph Leyens, Dr. Manfred Peters. - 2003. - Chapter 7. - pp. 231-244. -ISBN 9783527305346. - https://doi.org/10.1002/3527602119.ch7

33. Meshram S.D. Influence of matrix microstructure on aging response of near alpha titanium alloy (IMI834) parent metal and welds on toughness / S.D. Meshram, T. Mohandas // Mater. Sci. Technol. 27 (1) (Jan. 2011) 235-239. - DOI: 10.1179/174328409X439141

34. Аношкин, Н.Ф. (ред.). Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1980. - 464 с.

35. В. П. Леонов Исследование свойств, структуры и качества металла заготовок титанового сплава Ti-4,25Al-2V, полученных методом прямого лазерного выращивания / В. П. Леонов, Н. Ф. Молчанова, А. А. Воропаев [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2022. - № 1(109). - С. 40-53. - DOI 10.22349/19946716-2022-109-1-40-53.

36. E. Dolgun The influence of heat treatment on the microstructure of products manufactured by direct laser deposition using titanium alloy Ti-6Al-4V / E. Dolgun, E. Zemlyakov, S. Shalnova [et al.] // Materials Today: Proceedings : 2019 International Scientific Conference on Materials Science: Composites, Alloys and Materials Chemistry, MS-CAMC 2019, Saint Petersburg, 20-21 ноября 2019 года. Vol. 30, Part 3. - Saint Petersburg: Elsevier Ltd, 2020. - P. 688-693. - DOI 10.1016/j. matpr.2020.01.523.

37. Bilobrov I. Approach to modify the properties of titanium alloys for use in nuclear industry / I. Bilobrov, V. Trachevsky // J. Nucl. Mater. - 2011. - Vol. 415(2). -pp. 222-225. https://doi.org/10.1016/jjnucmat.2011.05.056

38. Kozhevnikov O.A. Influence of neutron irradiation on deformability and fracture micromechanisms of titanium а-alloys / O.A. Kozhevnikov, E.V. Nesterova,

V.V. Rybin, I.I. Yarmolovich // J. Nucl. Mater. - 1999. - Vol. 271-272. - pp. 472-477. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00803-4

39. Ebrahimi A.R. Effect of thermal oxidation process on fatigue behavior of Ti-4A1-2V alloy / A.R. Ebrahimi, F. Zarei, R.A. Khosroshahi // Surface and Coatings Technology. - 2008. - Vol. 203, Issues 3-4. - pp. 199-203. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.08.038

40. Горынин И.В. Титановые сплавы для морских конструкций и судового машиностроения / И.В. Горынин, А.С. Орыщенко, А.С. Кудрявцев, Б.Г. Ушаков // Технология легких сплавов. - 2014. - № 3. - С. 6-13

41. Горынин И.В. Титановые сплавы для морской техники / И.В. Горынин, С.С. Ушков, А.Н. Хатунцев, Н.И. Лошакова. - М.: Политехника, 2007. - 384 с.

42. Chuvil'deev V.N. Spark plasma sintering for high-speed diffusion bonding of the ultrafine-grained near-a Ti-5Al-2V alloy with high strength and corrosion resistance for nuclear engineering / V.N. Chuvil'deev, A.V. Nokhrin, V.I. Kopylov, et al. // J Mater Sci. - 2019. - Vol. 54. - pp. 14926-14949. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03926-6

43. Mironov S. The grain-refinement mechanism during heavy cold-rolling of commercial-purity titanium / S. Mironov, S. Zherebtsov, S.L. Semiatin // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 895, Part 2. https://doi. org/10.1016/j .j allcom.2021.162689

44. Chuvil'deev V.N. Study of mechanical properties and corrosive resistance of ultrafine-grained a-titanium alloy Ti-5Al-2V / V.N. Chuvil'deev, V.I. Kopylov, A.V. Nokhrin, et al. // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - Vol. 723. - pp. 354-367. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2017.06.220

45. Shalnova S.A. Electrochemical properties of the heat-treated Ti-6Al-4V alloy manufactured by direct energy deposition / S.A. Shalnova, M.O. Gushchina, O.G. Klimova-Korsmik, et al. // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 899. - P. 163226. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2021.163226

46. Carroll B.E. Anisotropic tensile behavior of Ti-6Al-4V components fabricated with directed energy deposition additive manufacturing / B.E. Carroll, T.A.

Palmer, A.M. Beese // Acta Materialia. - 2015. - Vol. 87. - pp. 309-320. https: //doi. org/10.1016/j. actamat.2014.12.054

47. Mendagaliev R.V. Influence of the thermal cycle on microstructure formation during direct laser deposition of bainite-martensitic steel / R.V. Mendagaliev, S.Y. Ivanov, K.D. Babkin, et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2023. - Vol. 300. - Article 127523. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.127523

48. Yang J. Microstructure and Mechanical Properties of an Ultrahigh-strength Titanium alloy Ti-4.5Al-5Mo-5V-6Cr-1Nb Prepared Using Laser Directed Energy Deposition and Forging: A Comparative Study / J. Yang, H. Tang, P. Wei, H. Gao, J. Wang, H. Huo, Y. Zhu // Chinese Journal of Mechanical Engineering: Additive Manufacturing Frontiers. - 2023. - Vol. 2, Issue 1. - Article 100064. -https://doi.org/10.1016/j.cjmeam.2023.100064

49. M. O. Gushchina Effect of Scanning Strategy on Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Alloy Manufactured by Laser Direct Energy Deposition / M. O. Gushchina, K. D. Babkin, E. V. Zemlyakov [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2021. - DOI 10.1007/s11665-021-06407-7

50. Âkerfeldt P. Influence of microstructure on mechanical properties of laser metal wire-deposited Ti-6Al-4V / P. Âkerfeldt, M.-L. Antti, R. Pederson // Mater. Sci. Eng., A. - 2016. - Vol. 674. - pp. 428-437. https://doi.org/10.1016Zj.msea.2016.07.038

51. 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. - pp. 177185. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.07.022

52. Rafi H.K. Microstructures and Mechanical Properties of Ti6Al4V Parts Fabricated by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting / H.K. Rafi, N.V. Karthik, H. Gong, et al. // J. Mater. Eng. Perform. - 2013. - Vol. 22. - pp. 3872-3883. https://doi.org/10.1007/s11665-013-0658-0

53. Liu S. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy: a review / S. Liu, Y.C. Shin // Mater. Des. - 2019. - Vol. 164. - Article 107552. https://doi.org/10.1016/J.MATDES.2018.107552

54. 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 // Transp. Res. Procedia. - 2019. - Vol. 40. - pp. 24-29. https://doi.org/10.1016/JTRPRO.2019.07.005

55. Carrozza A. Investigation on the effect of different multi-step heat treatments on the microstructure, texture and mechanical properties of the DED-produced Ti-6Al-4 V alloy / A. Carrozza, A. Aversa, F. Mazzucato, et al. // Materials Characterization. -2022. - Vol. 189. - Article 111958. https://doi.org/10.1016Zj.matchar.2022.111958

56. Ivanov S. Residual stress and strain mitigation in direct laser deposition through adjustment of buildup geometry or addition of ductile transition layer / S. Ivanov, G. Turichin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2023. - Vol. 128. - pp. 1-13. https://doi.org/10.1007/s00170-023-12149-8

57. Ratochka I. Superplastic deformation behavior of nT-3B alloy governed by its structure and precipitation phase evolution / I. Ratochka, O. Lykova, I. Mishin, E. Naydenkin // Materials Science and Engineering: A. - 2018. - Vol. 731. - pp. 577-582. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.06.094

58. Dalgaard E. Linear friction welding of a forged near-a titanium alloy / E. Dalgaard, P. Wanjara, J. Gholipour, J.J. Jonas // Mater. Sci. Forum. - 2012. - Vol. 706709. - pp. 211-216. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.706-709.211

59. Rodchenkov B.S. Irradiation behavior of Ti-4Al-2V (nT-3B) alloy for ITER blanket modules flexible attachment / B.S. Rodchenkov, A.V. Kozlov, Yu.G. Kuznetsov, G.M. Kalinin, Yu.S. Strebkov // Journal of Nuclear Materials. - 2007. -Volumes 367-370, Part B. - pp. 1312-1315. https://doi.org/10.1016/jjnucmat.2007.03.261

60. Chuvil'deev V.N. Simultaneous increase in the strength, plasticity, and corrosion resistance of an ultrafine-grained Ti-4Al-2V pseudo-alpha-titanium alloy / V.N. Chuvil'deev, V.I. Kopylov, A.V. Nokhrin // Tech. Phys. Lett. - 2017. - Vol. 43. -pp. 466-469. https://doi.org/10.1134/S1063785017050157

61. Rao H. Behavior of yttria-stabilized zirconia (YSZ) during laser direct energy deposition of an Inconel 625-YSZ cermet / H. Rao, R.P. Oleksak, K. Favara, A.

Harooni, B. Dutta, D. Maurice // Addit. Manuf. - 2020. - Vol. 31. - Article 100932. https://doi. org/10.1016/j. addma.2019.100932

62. Kuzminova Y.O. The mechanical behavior of the Ti6Al4V/Ti/Ti6Al4V composite produced by directed energy deposition under impact loading / Y.O. Kuzminova, O.N. Dubinin, M.O. Gushchina, A.P. Simonov, S.D. Konev, A.A. Sarkeeva, A.P. Zhilyaev, S.A. Evlashin // Materialia. - 2023. - Vol. 27. - Article 101684. https: //doi. org/10.1016/j.mtla.2023.101684

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, K. Zhou, S. Yang // Materials Science and Engineering: A. -2023. - Vol. 871. - Article 144907. - https://doi.org/10.1016Zj.msea.2023.144907

64. Maurya H. Additive manufacturing of TiC-based cermets: A detailed comparison with spark plasma sintered samples / H. Maurya, J. Jayaraj, R. Vikram, K. Juhani, F. Sergejev, K. Prashanth // J. Alloys Compd. - 2023. - Vol. 960. - Article 170436. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2023.170436

65. Filippov A.A. Selective laser sintering of cermet mixtures Ti and B4C / A.A. Filippov, V.M. Fomin, A.G. Malikov, A.M. Orishich // AIP Conf. Proc. - 2016. - Vol. 1770. - Article 030095. https://doi.org/10.1063/L4964037

66. Li J. Microstructure and Mechanical Properties of an in situ Synthesized TiB and TiC Reinforced Titanium Matrix Composite Coating / J. Li, Z. Yu, H. Wang, M. Li // J. Wuhan Univ. Technol.-Mater. Sci. Ed. - 2012. - Vol. 27. - pp. 1-8. https://doi.org/10.1007/s11595-012-0397-3

67. Jin G. Microstructure and Tribological Properties of In Situ Synthesized TiN Reinforced Ni/Ti Alloy Clad Layer Prepared by Plasma Cladding Technique / G. Jin, Y. Li, H. Cui, X. Cui, Z. Cai // J. Mater. Eng. Perform. - 2016. - Vol. 25. - pp. 2412-2419. https://doi.org/10.1007/s11665-016-2058-8

68. Xi L. Interfacial structure and wear properties of selective laser melted Ti/(TiC+TiN) composites with high content of reinforcements / L. Xi, K. Ding, D. Gu, S. Guo, M. Cao, J. Zhuang, K. Lin, I. Okulov, B. Sarac, J. Eckert, et al. // J. Alloys Compd. - 2021. - Vol. 870. - Article 159436. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2021.159436

69. Hayun S. Microstructure and mechanical properties of silicon carbide processed by Spark Plasma Sintering (SPS) / S. Hayun, V. Paris, R. Mitrani, S. Kalabukhov, M.P. Dariel, E. Zaretsky, N. Frage // Ceramics International. - 2012. - Vol. 38, Issue 8. - pp. 6335-6340. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.05.003

70. Das M. Laser processing of SiC-particle-reinforced coating on titanium / M. Das, V.K. Balla, D. Basu, S. Bose, A. Bandyopadhyay // Scripta Materialia. - 2010. -Vol. 63. - pp. 438-441. https: //doi.org/10.1016/j. scriptamat.2010.04.044

71. Mitun Das. Microstructure, mechanical and wear properties of laser processed SiC particle reinforced coatings on titanium / Mitun Das, Sandip Bysakh, Debabrata Basu, T.S. Sampath Kumar, Vamsi Krishna Balla, Susmita Bose, A. Bandyopadhyay // Surface and Coatings Technology. - 2011. - Vol. 205. - pp. 43664373. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.03.027

72. Krakhmalev P. Microstructure and properties of intermetallic composite coatings fabricated by selective laser melting of Ti-SiC powder mixtures / P. Krakhmalev, I. Yadroitsev // Intermetallics. - 2014. - Vol. 46. - pp. 147-155. https://doi. org/10.1016/j. intermet.2013.11.012

73. Li N. Microstructure, formation mechanism and property characterization of Ti + SiC laser cladded coatings on Ti6Al4V alloy / N. Li, Y. Xiong, H. Xiong, G. Shi, J. Blackburn, W. Liu, R. Qin // Mater. Charact. - 2019. - Vol. 148. - pp. 43-51. https://doi.org/10.1016/jjmrt.2023.05.263

74. Tang M. Microstructural evolution, mechanical and tribological properties of TiC/Ti6Al4V composites with unique microstructure prepared by SLM / M. Tang, L. Zhang, N. Zhang // Materials Science and Engineering: A. - 2023. - Vol. 2.- 2021. - Vol. 814. - Article 141187. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141187

75. Singh N. Spark plasma sintering of Ti6Al4V metal matrix composites: Microstructure, mechanical and corrosion properties / N. Singh, R. Ummethala, P.S. Karamched, R. Sokkalingam, V. Gopal, G. Manivasagam, K.G. Prashanth // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 865. - Article 158875. https://doi. org/10.1016/j .j allcom.2021.158875

76. Hemmasian Ettefagh A. Corrosion behavior of additively manufactured Ti-6Al-4V parts and the effect of post annealing / A. Hemmasian Ettefagh, C. Zeng, S. Guo, J. Raush // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 28. - pp. 252-258. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.05.011

77. Wu B. The anisotropic corrosion behaviour of wire arc additive manufactured Ti-6Al-4V alloy in 3.5% NaCl solution / B. Wu, Z. Pan, S. Li, D. Cuiuri, D. Ding, H. Li // Corrosion Science. - 2018. - Vol. 137. - pp. 176-183. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.03.047

78. Kondrat'eva O.V. A study of modes of hardening heat treatment of titanium alloy VT23 / O.V. Kondrat'eva, S.Y. Kondrat'ev, O.V. Shvetsov // Metal Science and Heat Treatment. - 2019. - Vol. 60, No. 11. - pp. 715-721. https://doi.org/10.1007/s11041-019-00345-x

79. Lu Y.J. Corrosion behavior of novel titanium-based composite with engineering 3D artificial nacre-like structures / Y.J. Lu, X.C. Liu, Y.J. Liu, X. Wu, Y. Jiang, Z. Liu, J.X. Lin, L.C. Zhang // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2023. - Vol. 164. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107278

80. Duan Y. Characteristics, wear and corrosion properties of borided pure titanium by pack boriding near a ^ p phase transition temperature / Y. Duan, X. Wang, D. Liu, W. Bao, P. Li, M. Peng // Ceramics International. - 2020. - Vol. 46, Issue 10, Part B. - pp. 16380-16387. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.03.197

81. Zhang Y. Heat treatment of additively manufactured Ti-6Al-4V alloy: Microstructure and electrochemical properties / Y. Zhang, L. Feng, Z. Tao, H. Xu, J. Li, L. Zhang // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 888. https://doi. org/10.1016/j .j allcom.2021.161602

82. Gushchina M.O. Effect of Temperature Field on Mechanical Properties of Direct Laser Deposited Ti-6Al-4V Alloy / M.O. Gushchina, S.Y. Ivanov, A.M. Vildanov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. - Vol. 969. -Article 012103. https://doi.org/10.1088/1757-899X/969/1/012103

83. Burgers W.G. On the process of transition of the cubic-body-centered modification into the hexagonal-close-packed modification of zirconium / W.G. Burgers

// Physica. - 1934. - Vol. 1, Iss. 7. - pp. 561-586. https://doi.org/10.1016/S0031-8914(34)80244-3

84. Shalnova S.A. Direct Energy Deposition of SiC Reinforced Ti-6Al-4V Metal Matrix Composites: Structure and Mechanical Properties / S.A. Shalnova, D.V. Volosevich, M.I. Sannikov, I.S. Magidov, K.V. Mikhaylovskiy, G.A. Turichin, O.G. Klimova-Korsmik // Ceramics International. - 2022. - Vol. 48, No. 23. - pp. 3507635084. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.08.097

85. ГОСТ P ИСО 22309-2015. Микроанализ электронно-зондовый. Количественный анализ с использованием энергодисперсионной спектрометрии для элементов с атомным номером от 11 (Na) и выше. - М.: Стандартинформ, 2019. - 20 стр.

86. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. - М.: Стандартинформ, 1984. - 22 стр.

87. ГОСТ 9651-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах. - М.: Стандартинформ, 1984. - 6 стр.

88. ГОСТ 9454-78. Металлы Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. - М.: Издательство стандартов, 1978 - 9 стр.

89. ГОСТ 9.912-89 (СТ СЭВ 6446-88). Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозии. - М.: Издательство стандартов,, 1991. - 16 с.

90. ГОСТ 25849-83. Порошки металлические. Метод определения формы частиц. - М.: Издательство стандартов, 1983. - 10 стр.

91. ГОСТ 20899-98 (ИСО 4490-78). Порошки металлические. Определение текучести с помощью калиброванной воронки (прибора Холла). - М.: Издательство стандартов, 2001. - 12 стр.

92. Санников М.И. Методика расчета режимов прямого лазерного выращивания // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием, 18-23 ноября 2019 г. Институт машиностроения, материалов и транспорта. В 2 ч. Ч. 1. - СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2020. - с. 75-78.

93. Gushchina M.O. Comparison of titanium powders and products manufactured by the direct laser deposition method / M.O. Gushchina, S.A. Shalnova, N.I. Gerasimov, N.V. Lebedeva, G.G. Klimov // Key Engineering Materials. - 2019. -Vol. 822. - pp. 473-480. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.822.473

94. Welsch G., Boyer R., & Collings E.W. Materials Properties Handbook: Titanium Alloys. - ASM International, 1993

95. ОСТ 1 92062-90. Прутки катанные из титановый сплавов. - М., 1991. -

20 с.

96. Tang D. Anisotropic fatigue performance of directed energy deposited Ti-6Al-4V: Effects of build orientation / D. Tang, X. He, B. Wu, L. Dang, H. Xin, Y. Li // Materials Science and Engineering: A. - 2023. - Vol. 876. - Article 145112. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145112.

97. Ojo S.A. The use of compact specimens to determine fracture toughness anisotropy of Ti-6Al-4V additively manufactured for repair / S.A. Ojo, S. Shrestha, J. El Rassi, R.P. Panakarajupally, K. Manigandan, G.N. Morscher, A.L. Gyekenyesi, O.E. Scott-Emuakpor // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 823. - Article 141779. https://doi.org/10.1016/i.msea.2021.141779

98. Ni C. Effect of material anisotropy on ultra-precision machining of Ti-6Al-4V alloy fabricated by selective laser melting / C. Ni, L. Zhu, Z. Zheng, J. Zhang, Y. Yang, J. Yang, Y. Bai, C. Weng, W.F. Lu, H. Wang // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - Vol. 848. - Article 156457. https://doi.org/10.1016/Mallcom.2020.156457

99. Yang L. Dwell and Normal Cyclic Fatigue Behaviours of Ti60 Alloy / L. Yang, J. Liu, J. Tan, Z. Chen, Q. Wang, R. Yang // Journal of Materials Science & Technology. - 2014. - Vol. 30, Issue 7. - pp. 706-709. https://doi.org/10.1016/Mmst.2013.10.010

100. Zhang A. Effect of thermal exposure on microstructure and tensile properties of laser deposited Ti60A alloy / A. Zhang, D. Liu, H. Wang // Materials Science and Engineering: A. - 2013. - Vol. 562. - pp. 61-68. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.11.050.

101. Cai C. A novel near a-Ti alloy prepared by hot isostatic pressing: Microstructure evolution mechanism and high temperature tensile properties / C. Cai, B. Song, P. Xue, Q. Wei, C. Yan, Y. Shi // Materials & Design. - 2016. - Vol. 106. - pp. 371-379. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.05.092

102. Li S.N. Mechanical properties and formation mechanism of Ti/SiC system gradient materials fabricated by in-situ reaction laser cladding / S.N. Li, H.P. Xiong, N. Li, B.Q. Chen, C. Gao, W.J. Zou, H.S. Ren // Ceramics International. - 2017. - Vol. 43, No. 1. - pp. 961-967. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.10.026

103. Shalnova S.A. Effect of process parameters on quality of Ti-6Al-4V multilayer single pass wall during direct laser deposition with beam oscillation / S.A. Shalnova, O.G. Klimova-Korsmik, M. Gushchina, G.A. Turichin // Solid State Phenomena. - 2020. - Vol. 299. - pp. 716-722. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.716

104. Li X. Interfacial reaction in SiCf/C/TiAl matrix composites / X. Li, W. Zhang // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Vol. 12. - pp. 12271234. https://doi.org/10.1016/jjmrt.2021.03.072

105. Krzanowski J.E. Mechanical Properties of Sputter-Deposited Titanium-Silicon-Carbon Films / J.E. Krzanowski, S.H. Koutzaki // Journal of the American Ceramic Society. - 2001. - Vol. 84. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2001.tb00724.x

106. Rosenkranz R. Microstructures and properties of high melting point intermetallic Ti5Si3 and TiSi2 compounds / R. Rosenkranz, G. Frommeyer, W. Smarsly // Materials Science and Engineering: A. - 1992. - Vol. 152, Issues 1-2. - pp. 288-294. https://doi.org/10.1016/0921 -5093(92)90081 -B

107. Radhakrishnan M. Microstructures and properties of Ti/TiC composites fabricated by laser-directed energy deposition / M. Radhakrishnan, M.M. Hassan, B.E. Long, D. Otazu, T.J. Lienert, O. Anderoglu // Additive Manufacturing. - 2021. - Vol. 46. https://doi. org/10.1016/j. addma.2021.102198

108. Bai X. High-fidelity micro-scale modeling of the thermo-visco-plastic behavior of carbon fiber polymer matrix composites / X. Bai, M. Bessa, A. Melro, P. Camanho, L. Guo, W. Liu // Composites Structures. - 2015. - Vol. 134. - pp. 141. https://doi.org/10.1016/j. compstruct.2015.08.047

109. ОСТ 1 92062-90. Прутки катанные из титановый сплавов. - М., 1991. -

20 с.

110. Ramosena L.A. Direct Metal Laser Sintering of the Ti6Al4V Alloy from a Powder Blend / L.A. Ramosena, T.C. Dzogbewu, W. du Preez // Materials. - 2022. - Vol. 15. - Article 8193. https://doi.org/10.3390/ma15228193

111. Zhang C. Microstructure and corrosion properties of Ti-6Al-4V alloy by ultrasonic shot peening / C. Zhang, W. Song, F. Li, X. Zhao, Y. Wang, G. Xiao // International Journal of Electrochemical Science. - 2015. - Vol. 10. - pp. 9167-9178. https://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)11168-0.