Автореферат (1173109)
Текст из файла
На правах рукописиХМЫРОВ РОМАН СЕРГЕЕВИЧРАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ WC-CoМЕТОДОМСЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯСпециальность05.16.09 – «Материаловедение (машиностроение)»АВТОРЕФЕРАТДиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква, 2018Работа выполнена в федеральном государственном бюджетномобразовательномучреждениевысшегообразования«Московскийгосударственный технологический университет «СТАНКИН»(ФГБОУ ВО«МГТУ «СТАНКИН»).Научный руководитель:кандидат технических наук, доцент кафедры«Высокоэффективные технологии обработки»Тарасова Татьяна ВасильевнаФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН», г.
МоскваОфициальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры«Материаловедение, технологии материалов итермическая обработка металлов»Гаврилов Геннадий НиколаевичФГБОУ ВО «Нижегородскийгосударственный технический университетимени Р.Е. Алексеева», г. Нижний Новгородкандидат технических наук, доцент кафедры«Трибологии и технологий нефтегазовогооборудования»Бурякин Алексей ВладимировичФБГОУ ВО «Российский государственныйуниверситет нефти и газа имени И.М. Губкина»,г. МоскваВедущая организация:ФГБОУ ВО "Московский авиационныйинститут (национальный исследовательскийуниверситет)" (МАИ, г.
Москва)Защита диссертации состоится «__» _________ 2018 г. в «______» часовна заседании диссертационного советаД212.126.03 на базе ФГБОУ ВОМАДИ по адресу: 125319 Москва, Ленинградский проспект, дом 64С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО МАДИ.Автореферат разослан «___» _____________ 2018 г.Ученый секретарьдиссертационного советадоктор технических наук, доцентД.С. Фатюхин2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.К настоящему времени разработано множествометаллокерамическихкомпозиционныхматериалов,отличающихсяповышенной механической прочностью, износо-, термо- и коррозионнойстойкостью, широкое применение которых сдерживается трудностьюполучения из них деталей заданной геометрической формы традиционнымиметодами спекания и механической обработки. В настоящее времяперспективными методами формообразования становятся аддитивныетехнологии, принцип которых состоит в том, что изделия синтезируютсяпослойно по данным цифровой трехмерной модели.
Данная технологияпризвана стать альтернативой традиционному производству, напримеробработке резаньем(основанной на удалении первичного материалазаготовки). Применение аддитивных технологий могло бы решить проблемуформования деталей из различных материалов с повышеннымимеханическимисвойствами,которыетруднообрабатываютсятрадиционными методами.Степень разработанности.На данный момент наиболее активноразвиваются два направления аддитивных технологий для изготовленияизделий из металлокерамических композиционных материалов: лазернаянаплавка и селективное лазерное плавление (СЛП). В обоих случаяхудавалось получать композиционные материалы с металлической матрицей свысокими показателями механической прочности и жаростойкости.Размерная погрешность деталей, полученных лазерной наплавкой составляетоколо 1 мм, поэтому такие детали почти всегда требуют дополнительноймеханической обработки.
Это приводит к значительным трудностям в случаетвёрдых композиционных материалов. Поэтому в данной работе изучаетсятехнология СЛП, размерная погрешность которой на порядок меньше.СЛП принципиально не ограничено сложностью геометрической формыи тугоплавкостью материала. Более того, высокие скорости охлажденияпорядка 106 К/с, характерные для этого процесса, часто обеспечиваютполучение наноструктурированного материала с повышенными прочностьюи износостойкостью. Технология СЛП уже разработана для рядаметаллических материалов, на примере которых подтверждаютсявышеуказанные преимущества.
Накопленный опыт показывает, что СЛПочень чувствительно к выбору материала и к параметрам процесса.Процесс СЛП определяется большим числом технологическихпараметров, такими как мощность лазера, скорость сканирования, интервалсканирования (шаг перемещения лазерного луча), стратегия сканирования3(направление и последовательность перемещений лазерного луча), толщинаслоя порошка, а также физико-химическими характеристиками материала,гранулометрическими и морфологическими параметрами порошка.Взаимодействие этого множества параметров очень сложное, поэтому важнопонимание того, как изменение каждого из них влияет на процесс СЛП вцелом. Распространение этого метода на новые материалы ставит ряднаучных и технологических задач, требующих проведения теоретических иэкспериментальных исследований, на решение которых направлена даннаяработа.Цельюработыявляетсяразработкапроцессовполученияизносостойких композиционных материалов системы WC-Co методомселективного лазерного плавления с целью замены традиционных методовизготовления изделий из труднообрабатываемых материалов.Поставленная цель может быть достигнута решением следующих задач:- анализ и выбор исходных порошковых материалов для селективноголазерного плавления;- получение новых порошковых композиций системы WC-Co длятехнологии СЛП- расчет температурных полей в зоне обработки при лазерномвоздействии;- теоретическое и экспериментальное исследование влияния параметровобработки на структуру, химический и фазовый состав композиционногоматериала системы WC-Co;- исследования влияния параметров селективного лазерного плавленияна физико-механические свойства исследуемого материала;- выбор рациональных технологических режимов селективноголазерного плавления обрабатываемых материалов;Поставленные задачи решались методами теоретических, численных иэкспериментальных исследований.
Экспериментальные исследованияпроводились по стандартным методикам с использованием контрольноизмерительной аппаратуры и аттестованных приборов.Научная новизна:- разработаны износостойкие металлокерамические композициисистемы WC-Co с соотношением компонентов: 1) 25% (по массе)наноразмерного порошка карбида вольфрама и 75% (по массе) микроннойфракции кобальта; 2) 94% (по массе) микронного порошка карбидавольфрама и 6% (по массе) наноразмерной фракции кобальта дляизготовления изделий методом селективного лазерного плавления;4- на основе математической модели, учитывающей оптические,теплофизические свойства и испарение композиционного материала системыWC-Co, показано, что высокие скорости сканирования при селективномлазерном плавлении минимизируют потери кобальта при испарении;- определены связи между параметрами селективного лазерногоплавления, структурой и фазовым составом композиционного материаласистемы WC-Co, установлены закономерности структурообразования,заключающиеся в возможности получения износостойких композиционныхматериалов субмикронной структуры, состоящих из карбидов вольфрама итвердого раствора на основе кобальта;- установлено влияние структуры и фазового состава композиционногоматериала системы WC-Co на комплекс физико-механических иэксплуатационных свойств;- определены рациональные режимы селективного лазерного плавленияметаллокерамической композиции системы WC-Co для изготовлениядеталей, работающих в условиях повышенного абразивного износа.Практическая ценность работы заключается в:- разработке устройств селективного лазерного плавления при работе спорошковыми композициями (патенты на полезную модель №152914,№154761, №163795, 164759 и 173526);- разработке и реализации технологического процесса изготовленияизделий из металлокерамических композиций с использованиемрациональных режимов селективного лазерного плавления (мощностилазерного излучения, толщины порошкового слоя, скорости сканирования,шага сканирования, стратегии сканирования);- использование результатов работ в учебном процессе при подготовкебакалавров по направлению 15.03.05 «Конструкторско-технологическоеобеспечение машиностроительных производств» профиля «Конструкторскотехнологическое обеспечение высокоэффективных технологий обработкиматериалов» в курсе дисциплины «Аддитивное производство».Достоверность результатовобеспечена математическими расчетами ииспользованием общих положений фундаментальных наук (уравнениетеплопроводности и т.п.), материаловедения и научных основ технологиимашиностроения.
Результаты экспериментальных работ получены насертифицированном оборудовании. Основные положения работы отраженыв 20 научных трудах, которые включают 5 патентов на полезную модель, 13статей в журналах, рекомендованных ВАК для публикации трудовсоискателей ученых степеней из них 10 в зарубежных журналах,индексируемых в базах данных WebofScience и Scopus , 3 из которых входят5в 1-2 квартиль.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
