Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Исследование микроструктуры и механических свойств мультиматериала 316L/1.2709, полученного методом селективного лазерного плавления

Е. В. Борисов, А. В. Репнин, Ю. Е. Репнина, А. А. Попович

Аннотация


Исследованы микроструктура и механические свойства мультиматериальной системы 316L/1.2709, полученной методом селективного лазерного плавления (СЛП). Для стали 1.2709 определен режим СЛП, обеспечивающий минимальную пористость. Установлено, что соединение материалов 316L/1.2709 с перекрытием 0,2 мм минимизирует дефекты в переходной зоне. Методами металлографии, рентгенодифракционного анализа и сканирующей электронной микроскопии выявлено градиентное изменение химического состава в переходной области шириной 400 – 500 мкм без образования новых фаз. Термическая обработка (отжиг при 950 °C, 2 ч + старение при 500 °C, 6 ч) повысила твердость зоны 1.2709 до 520 HV. Установлено, что при поперечной ориентации переходной зоны механические свойства мультиматериала близки к стали 316L (σв = 612 МПа, δ = 29,6 %), а при продольной ориентации относительное удлинение (δ = 3,7 %) близко к стали 1.2709 при sв = 961 МПа. Ударная вязкость мультиматериала (75 Дж/см2 ) выше, чем у стали 1.2709 (25 Дж/см2 ), что свидетельствует о синергетическом эффекте (повышение прочности и ударной вязкости). Результаты исследований подтверждают перспективность использования СЛП для создания изделий с комбинированными свойствами.


Ключевые слова


селективное лазерное плавление; мультиматериалы; нержавеющая сталь 316L; мартенситно-стареющая сталь 1.2709; механические свойства

Полный текст:

PDF

Литература


Gibson I., Rosen D., Stucker B., Khorasani M. et al. Additive manufacturing technologies. Springer International Publishing, 2020. 675 p.

Al-Rashid A., Khan S. A., G. Al-Ghamdi S., Koç M. et al. Additive manufacturing: Technology, applications, markets, and opportunities for the built environment // Autom. Constr. 2020. V. 118, Is. 9. Art. 103268.

Jia H., Sun H., Wang H. et al. Scanning strategy in selective laser melting (SLM): a review // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2021. V. 113, Is. 9. P. 2413 – 2435.

Dejene N. D., Lemu H. G. Current status and challenges of powder bed fusion-based metal additive manufacturing: literature review // Metall. 2023. V. 13, Is. 2. Art. 424.

Han D., Lee H. Recent advances in multi-material additive manufacturing: methods and applications // Curr. Opin. Chem. Eng. 2020. V. 28. P. 158 – 166.

Rafiee M., Farahani R. D., Therriault D. Multi-material 3D and 4D printing: A survey // Adv. Sci. 2020. V. 7, Is. 12. Art. 1902307.

Hasanov S., Alkunte S., Rajeshirke M. et al. Review on additive manufacturing of multi-material parts: progress and challenges // J. Manuf. Mater. Process. 2021. V. 6, Is. 1. Art. 4.

Wei C., Li L. Recent progress and scientific challenges in multi-material additive manufacturing via laser-based powder bed fusion // Virtual Phys. Prototyp. 2021. V. 16, Is. 3. P. 347 – 371.

Nazir A., Gokcekaya O., Md Masum Billah K. et al. Multi-material additive manufacturing: A systematic review of design, properties, applications, challenges, and 3D printing of materials and cellular metamaterials // Mater. Des. 2023. V. 226. Art. 111661.

Nguyen D. S., Park H. S., Lee C. M. Optimization of selective laser melting process parameters for Ti – 6Al – 4V alloy manufacturing using deep learning // J. Manuf. Process. 2020. V. 55. P. 230 – 235.

Koopmann J., Voigt J., Niendorf T. Additive manufacturing of a steel–ceramic multi-material by selective laser melting // Metall. Mater. Trans. B. 2019. V. 50, Is. 2. P. 1042 – 1051.

Rothfelder R., Nahr F., Chechik L. A brief history of the progress of laser powder bed fusion of metals in europe // J. Manuf. Sci. Eng. 2023. V. 145, Is. 10. Art. 100801.

Alam M. S., Campbell S. R., Spivey S. R. et al. Additively manufactured 316L stainless steel as a potential alternative implant material // J. Mater. Res. Technol. 2025. V. 34. P. 2358 – 2373.

Mei X., Wang X., Peng Y. et al. Interfacial characterization and mechanical properties of 316L stainless steel/Inconel 718 manufactured by selective laser melting // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 758. P. 185 – 191.

Mohd Yusuf S., Mazlan N., Musa N. H. et al. Microstructures and hardening mechanisms of a 316L stainless steel/Inconel 718 interface additively manufactured by multi-material selective laser melting // Metall. 2023. V. 13, Is. 2. Art. 400.

Liu Z. H., Zhang D. Q., Sing S. L. et al. Interfacial characterization of SLM parts in multi-material processing: Metallurgical diffusion between 316L stainless steel and C18400 copper alloy // Mater. Charact. 2014. V. 94. P. 116 – 125.

Monkova K., Zetkova I., Kučerová L. et al. Study of 3D printing direction and effects of heat treatment on mechanical properties of MS1 maraging steel // Arch. Appl. Mech. 2019. V. 89, Is. 5. P. 791 – 804.

Bai Y., Yan Y., Chen J. et al. Microstructure and mechanical property evolution of 316L/18Ni300 bimetallic structure manufactured by laser powder bed fusion // Mater. Sci. Eng. A. 2025. V. 929. Art. 148141.

Schneck M., Horn M., Schmitt M. et al. Review on additive hybrid- and multi-material-manufacturing of metals by powder bed fusion: state of technology and development potential // Prog. Addit. Manuf. 2021. V. 6, Is. 4. P. 881 – 894.

Li X., Jiang P., Nie M., Liu Z. et al. Enhanced strength-ductility synergy of laser additive manufactured stainless steel/Ni-based superalloy dissimilar materials characterized by bionic mechanical interlocking structures // J. Mater. Res. Technol. 2023. V. 26. P. 4770 – 4783.

Demir A. G., Kim J., Caltanissetta F. et al. Enabling multi-material gradient structure in laser powder bed fusion // J. Mater. Process. Technol. 2022. V. 301. Art. 117439.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.10.34-43

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026