Журнал «Письма о материалах»
DOI:https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-97-102
Авторы: А.В. Орлов, В.Ш. Суфияров, Е.В. Борисов, И.А. Полозов, Д.В. Масайло, А.А. Попович, М.О. Чуковенкова, А.В. Соклаков, Д.С. Михалюк
Аддитивное производство является перспективной отраслью, позволяющей создавать конструкции сложной формы с улучшенными механическими характеристиками. Еще одним преимуществом аддитивных технологий является управление структурообразованием в изделиях в процессе производства. Особый интерес представляет возможность одновременного создания в изделии локальных участков с заданными микроструктурой и свойствами. В данной работе проведено исследование, в результате которого определено влияние технологических параметров процесса селективного лазерного плавления (СЛП) на структуру и свойства образцов, выполненных из сплава Inconel 718. В работе приведены результаты экспериментов по одноосному растяжению однородных образцов, а также образцов с переменной структурой, в которых присутствуют области с мелкодисперсными равноосными зернами и крупными вытянутыми зернами. Также авторами предложен подход к численному моделированию механических характеристик, основанный на методе конечных элементов. В качестве исходных данных использованы экспериментальные данные, которые были получены в результате эксперимента по растяжению образцов, изготовленных при двух различных технологических режимах СЛП, формирующих разный тип микроструктуры (равноосную мелкодисперсную и крупнозеренную столбчатую направленную микроструктуру, соответственно), а также экспериментальные данные по растяжению составного образца. Предложенный подход позволяет задать пространственное распределение свойств материала в однородных образцах и образцах с переменной структурой. Приведены результаты моделирования неупругого поведения образцов с переменной структурой, полученные в результате применения данного подхода, и произведено сравнение с экспериментальными данными.
Numerical simulation of the inelastic behavior of a structurally graded material
Journal "Letters on materials"
Authors: A.V. Orlov, V.S. Sufiiarov, E.V. Borisov, I.A. Polozov, D.V. Masaylo, A.A. Popovich, M.O. Chukovenkova, A.V. Soklakov, D.S. Mikhaluk
Additive manufacturing is considered to be a very promising technology when it comes to the manufacture of metal products of a complex shape for various applications, since it provides designs with improved mechanical properties. Another advantage of modern solutions for additive manufacturing is that they help manufacturers to control the in-process structure formation of final products. Of special interest is the feasibility of simultaneously creating local regions with preferred microstructures and properties. This paper discusses the effect of the process parameters of selective laser melting (SLM) on the structure and properties of Inconel 718 specimens. The results of uniaxial tension experiments on homogeneous specimens, as well as on structurally graded specimens with equiaxed fine grains and elongated coarse grains, are presented. The authors also proposed a finite-element approach to modeling of mechanical properties. The input data include experimental data describing tensile specimens manufactured using two different process regimes of SLM to obtain different types of microstructure (equiaxed fine-grained and coarse columnar-grained), as well as experimental data on tensile tests of the composite specimen. The proposed approach defines the spatial distribution of material properties in homogeneous and structurally graded specimens. This paper presents the results of modeling based on the proposed approach for the inelastic behavior of structurally graded specimens as compared to the experimental data.
