Везде

ОЭММПУИзвестия Российской академии наук. Механика твердого тела Mechanics of Solids

  • ISSN (Print) 1026-3519
  • ISSN (Online) 3034-6428

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6, ПОЛУЧЕННОГО АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ ХОЛОДНОГО ПЕРЕНОСА МЕТАЛЛА

Вы можете
Код статьи
S30346428S1026351925030099-1
DOI
10.7868/S3034642825030099
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Ильиных А. В.
  • Аффилиация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Паньков А. М.
  • Аффилиация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Лыкова А. В.
  • Аффилиация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Пермяков Г. Л.
  • Аффилиация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Симонов М. Ю.
  • Аффилиация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Трушников Д. Н.
  • Аффилиация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 3
Страницы
161-177
Аннотация
В работе представлены результаты экспериментального исследования циклической долговечности титанового сплава ВТ6, полученного при аддитивном производстве проволочно-дуговой наплавкой с использованием метода холодного переноса металла. Данная технология аддитивного производства используется для наплавки крупногабаритных изделий в Лаборатории методов создания и проектирования систем “материал-технология-конструкция” ПНИПУ. Качество полученной заготовки подтверждено результатами химического анализа, микроструктурного исследования и результатами статических испытаний при растяжении. Из наплавленной пластины были вырезаны образцы в продольном и поперечном направлениях по отношению к плоскости формирования слоев. Экспериментальные исследования мало- и многоцикловой усталости проводились на базе Центра экспериментальной механики ПНИПУ с использованием испытательного оборудования фирмы Instron. По результатам испытаний получены зависимости циклической долговечности от уровня прикладываемых напряжений. Отмечено, что направление вырезки образцов из наплавленного фрагмента значительно сказывается на характеристиках сопротивления мало- и многоцикловой усталости аддитивного титанового сплава ВТ6. Сделан вывод о наличии значительной анизотропии циклических свойств, которую нужно учитывать при проектировании и производстве изделий из аддитивных материалов.
Ключевые слова
аддитивные технологии проволочно-дуговая наплавка холодный перенос металла титановый сплав малоцикловая усталость многоцикловая усталость
Дата публикации
26.11.2024
Год выхода
2024
Всего подписок
0
Всего просмотров
13

Библиография

  1. 1. Zhao B., Wang H., Qiao N., Wang C., Hu M. Corrosion resistance characteristics of a Ti-6Al-4V alloy scaffold that is fabricated by electron beam melting and selective laser melting for implantation in vivo // Mater. Sci. Eng. C. 2017. V. 70. P. 832-841. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.07.045
  2. 2. Blakey-Milner B., Gradl P., Snedden G., Brooks M., Pitot J., Lopez E. et al. Metal additive manufacturing in aerospace: A review // Mater. Des. 2021. V. 209. 110008. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110008
  3. 3. Gorelik M. Additive manufacturing in the context of structural integrity // Int. J. Fatigue. 2017. V. 94. Part 2. P.168-177. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.07.005
  4. 4. Manzhirov A.V., Parshi, D.A. Influence of the erection regime on the stress state of a viscoelastic arched structure erected by an additive technology under the force of gravity // Mech. Solids. 2015. V. 50. P. 657-675. https://doi.org/10.3103/S0025654415060072
  5. 5. Manzhirov A.V., Parshin D.A. Application of prestressed structural elements in the erection of heavy viscoelastic arched structures with the use of an additive technology // Mech. Solids. 2016. V. 51. P. 692-700. https://doi.org/10.3103/S0025654416060091
  6. 6. Пескова А.В., Сухов Д.И., Мазалов П.Б. Исследование формирования структуры материала титанового сплава ВТ6, полученного методами аддитивных технологий // Авиац. материалы и технологии. 2020. № 1. С. 38-44. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2020-0-1-38-44
  7. 7. Butt, M.M., Laieghi, H., Kvvssn, V. et al. Fatigue performance in additively manufactured metal alloys // Prog. Addit. Manuf. 2024. https://doi.org/10.1007/s40964-024-00738-2
  8. 8. Черемнов А.М., Гурьянов Д.А., Чумаевский А.В., Кобзев А.Е., Рубцов В.Е. Закономерности образования дефектов и неоднородностей структуры при фрикционной перемешивающей обработке изделий из титанового сплава, полученных методом проволочной электронно-лучевой аддитивной технологии // Вестник СибГИУ. 2024. № 1. С. 58-68. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-1 (47)-58-6
  9. 9. Акулова С.Н., Мышкина А.В., Варушкин С.В., Неулыбин С.Д., Кривоносова Е.А., Щицын Ю.Д., Ольшанская Т.В. О влиянии схем плазменной наплавки на формирование структуры и свойств титанового сплава // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2021. Т. 23. № 3. С. 75-83. https://doi.org/10.15593/2224-9877/2021.3.09
  10. 10. Баяндин Ю.В., Дудин Д.С., Ильиных А.В., Пермяков Г.Л., Чудинов В.В., Келлер И.Э., Трушников Д.Н. Характеристики прочности и пластичности ряда металлических сплавов и нержавеющих сталей, созданных проволочно-дуговой наплавкой, в широком диапазоне скоростей деформаций // Вестник ПНИПУ. Механика. 2023. № 1. С. 33-45. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2023.1.04
  11. 11. Панин П.В., Лукина Е.А., Наприенко С.А., Алексеев Е.Б. Влияние термической обработки на структуру и свойства TiAl-сплава системы Ti-Al-V-Nb-Cr-Gd, синтезированного методом селективного электронно-лучевого сплавления // Физ. мезомех. 2023. Т. 26. № 6. С. 61-74. https://doi.org/10.55652/1683-805X_2023_26_6_61
  12. 12. Liu H., Yu H., Guo C., Chen X., Zhong S., Zhou L., Osman A., Lu J. Review on fatigue of additive manufactured metallic alloys: microstructure, performance, enhancement, and assessment methods // Adv. Mater. 2023. V. 36. № 17. 2306570. https://doi.org/10.1002/adma.202306570
  13. 13. Волков И.А., Коротких Ю.Г. Моделирование процессов усталостной долговечности материалов и конструкций при малоцикловом нагружении // Изв. РАН. МТТ. 2014. № 3. С. 66-78.
  14. 14. Zhang, P., He, A.N., Liu, F., Zhang, K., Jiang, J., Zhang, D.Z. Evaluation of low cycle fatigue performance of selective laser melted titanium alloy Ti-6Al-4V // Metals. 2019. V. 9. № 10. 1041. https://doi.org/10.3390/met9101041
  15. 15. Bressan, S., Ogawa, F., Itoh, T., Berto, F. Low cycle fatigue behavior of additively manufactured Ti-6Al-4V under non-proportional and proportional loading // Frattura ed Integrità Strutturale. 2019. V. 13. № 48. P. 18-25. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.48.03
  16. 16. Fatemi A., Molaei R., Sharifimehr S., Shamsaei N., Phan N. Torsional fatigue behavior of wrought and additive manufactured Ti-6Al-4V by powder bed fusion including surface finish effect // Int. J. Fatigue. 2017. V. 99. P. 187-201. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2017.03.002
  17. 17. Cao F., Zhang T., Ryder M.A. et al. A review of the fatigue properties of additively manufactured Ti-6Al-4V // JOM. 2018. V. 70. P. 349-357. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2728-5
  18. 18. Hassanifard S., Adibeig M.R., Hashemi S.M. Determining strain-based fatigue parameters of additively manufactured Ti-6Al-4V: effects of process parameters and loading conditions // Int J Adv Manuf Technol. 2022. V. 121. P. 8051-8063. https://doi.org/10.1007/s00170-022-09907-5
  19. 19. Rehmer B., Bayram F., Ávila Calderón L.A. et al. Elastic modulus data for additively and conventionally manufactured variants of Ti-6Al-4V, IN718 and AISI 316 L // Sci. Data. 2023. V. 10. 474. https://doi.org/10.1038/s41597-023-02387-6
  20. 20. Qian M., Xu W., Brandt M. et al. Additive manufacturing and postprocessing of Ti-6Al-4V for superior mechanical properties // MRS Bulletin. 2016. V. 41. P. 775-784. https://doi.org/10.1557/mrs.2016.215
  21. 21. Колубаев Е.А., Рубцов В.Е., Чумаевский А.В., Астафурова Е.Г. Научные подходы к микро-, мезо- и макроструктурному дизайну объемных металлических и полиметаллических материалов с использованием метода электронно-лучевого аддитивного производства // Физ. мезомех. 2022. Т. 25. № 4. С. 5-18. https://doi.org/10.55652/1683-805X_2022_25_4_5
  22. 22. Gou J., Wang Z., Hu S., Shen J., Liu Z, Yang C. et al. Effect of cold metal transfer mode on the microstructure and machinability of Ti-6Al-4V alloy fabricated by wire and arc additive manufacturing in ultra-precision machining // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 21. P. 1581-1594. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.10.011
  23. 23. Mohd Mansor M.S., Raja S., Yusof F., Muhamad M.R., Manurung Y.H., Adenan M.S. et al.Integrated approach to wire arc additive manufacturing (WAAM) optimization: Harnessing the synergy of process parameters and deposition strategies // J. Mater. Res. Technol. 2024. V. 30. P. 2478-2499. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.03.170
  24. 24. Xizhang Chen, Su, C., Wang, Y. et al. Cold Metal Transfer (CMT) Based Wire and Arc Additive Manufacture (WAAM) System // J. Surf. Investig. 2018. V. 12. P. 1278-1284. https://doi.org/10.1134/S102745101901004X
  25. 25. Shchitsyn Y.D., Krivonosova E.A., Trushnikov D.N., Olshanskaya T.V., Kartashov M.F., Kartashov M.F., Neulybin S.D. Use of CMT-Surfacing for Additive Formation of Titanium Alloy Workpieces // Metallurg. 2020. V. 64. № 1-2. P. 67-74. https://doi.org/10.1007/s11015-020-00967-0
  26. 26. Shchitsyn Y., Kartashev M., Krivonosova E., Olshanskaya T., Trushnikov D. Formation of structure and properties of two-phase Ti6Al-4V alloy during cold metal transfer additive deposition with interpass forging // Materials. 2021. V. 14. № 16. 4415. https://doi.org/10.3390/ma14164415
  27. 27. Trushnikov D.N., Kartashev M.F., Olshanskaya T.V., Mindibaev M.R., Shchitsyn Y.D., Saucedo-Zendejo F.R. Improving VT6 titanium-alloy components produced by multilayer surfacing // Russ. Eng. Res. 2021. V. 41. P. 848-850. https://doi.org/10.3103/S1068798X21090264
  28. 28. Utyaganova V.R., Vorontsov A.V., Eliseev A.A., Osipovich K.S., Kalashnikov K.N., Savchenko N.L. et al. Structure and phase composition of Ti-6Al-4V alloy obtained by electron-beam additive manufacturing / // Russ. Phys. 2019. V. 62. № 8. P. 1461-1468. https://doi.org/10.1007/s11182-019-01864-z
  29. 29. Ходинев И.А., Горбовец М.А., Монин С.А., Рыжков П.В. Исследование характеристик малоцикловой усталости жаропрочного деформируемого сплава ВЖ175 // Труды ВИАМ. 2022. № 1. С. 97-110. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2022-0-1-97-110
  30. 30. Ильиных А.В., Паньков А.М., Лыкова А.В., Пермяков Г.Л. Экспериментальное исследование циклической долговечности аддитивного титанового сплава ВТ6 в условиях концентрации напряжений // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2023. № 75. С. 120-132. https://doi.org/10.15593/2224- 9982/2023.75.10
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека