Открытый доступ
Платный доступ или доступ для подписчиков
Разработка и исследование режимов экструзионной 3D-печати и постобработки металлических изделий из сплавов системы Co – Ni – Al
Аннотация
Показана возможность получения изделия из сплава Co37Ni36Al27 методом экструзионной 3D-печати с последующим термическим удалением связующего и спеканием. Выполнена печать из металлополимерных композиций (МПК) на основе двух различных фракций порошка (71 – 125 мкм и < 71 мкм), полученного механическим легированием (МЛ). Выявлена возможность управления пористостью и магнитными характеристиками образца как за счет изменения фракции порошка в основе МПК, так и варьированием температуры спекания. Показано снижение пористости в ~ 1,5 раза и увеличение толщины шеек (металлических связей между частицами) в ~ 17 раз. В исследовании пористость принята за основную характеристику интенсивности спекания и, следовательно, качества структуры образца. Установлено снижение коэрцитивной силы в ~ 1,5 раза и увеличение намагниченности насыщения в ~ 1,3 раза при уменьшении количества дефектов структуры. Структура спеченных образцов состояла из β-, γ- и γ′-фаз, что свидетельствовало о низкой скорости их охлаждения с печью.
Ключевые слова
Литература
Mazeeva A., Masaylo D., Razumov N. et al. 3D Printing Technologies for fabrication of magnetic materials based on metal-polymer composites: A review // Materials. 2023. V. 16, Is. 21. Art. 6928.
Konov G. A., Mazeeva A. K., Masaylo D. V. et al. Exploring 3D printing with magnetic materials: Types, applications, progress, and challenges // Izv. VUZov. Poroshk. Met. 2024. V. 18, Is. 1. P. 6 – 19.
Cao X., Xuan S., Sun S. et al. 3D Printing Magnetic Actuators for biomimetic applications // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13, Is. 25. P. 30127 – 30136.
Tavares S., Yang K., Meyers M. A. Heusler alloys: Past, properties, new alloys, and prospects // Prog. Mater. Sci. 2023. V. 132. Art. 101017.
Minorowicz B., Milecki A. Design and control of magnetic shape memory alloy actuators // Materials. 2022. V. 15, Is. 13. Art. 4400.
O’Handley R. C., Murray S. J., Marioni M. et al. Phenomenology of giant magnetic-field-induced strain in ferromagnetic shape-memory materials (invited) // J. Appl. Phys. 2000. V. 87, Is. 9. P. 4712 – 4717.
Sozinov A., Likhachev A. A., Lanska N. et al. Giant magnetic-field-induced strain in NiMnGa seven-layered martensitic phase // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 80, Is. 10. P. 1746 – 1748.
Mehrpouya M., Biffi C. A., Lemke J. N. et al. Additive manufacturing of architected shape memory alloys: a review // Virtual and Physical Prototyping. 2024. V. 19, Is. 1. Art. e2414395.
Rashidi S., Ehsani M. H., Shakouri M. et al. Potentials of magnetic shape memory alloys for energy harvesting // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 537. Art. 168112.
Wederni A., Daza J., Mbarek W. B. et al. Crystal structure and properties of Heusler alloys: A comprehensive review // Metals. 2024. V. 14, Is. 6. Art. 688.
Hossain Md. S., Kanth B. R., Mukhopadhyay P. K. Enhancement of microstructure-based magnetic, electronic, and lattice contribution in a CoNiAl ferromagnetic shape memory alloy // Surf. Interfaces. 2024. V. 55. Art. 105461.
Bu F., Xue X., Wang J. et al. Effect of strong static magnetic field on the microstructure and transformation temperature of Co – Ni – Al ferromagnetic shape memory alloy // J. Mater. Sci.: Mater Electron. 2018. V. 29, Is. 22. P. 19491 – 19498.
Kositsyna I. I., Zavalishin V. A. Study of Co – Ni – Al alloys with magnetically controlled shape memory effect // MSF. 2009. V. 635. P. 75 – 80.
Tanaka Y., Oikawa K., Sutou Y. et al. Martensitic transition and superelasticity of Co – Ni – Al ferromagnetic shape memory alloys with + two-phase structure // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 438 – 440. P. 1054 – 1060.
Maziarz W. Effect of y phase content on martensitic transformation and mechanical properties in Co – Ni – Al shape memory alloys // J. Mater. Eng. 2019. V. 1, Is. 4. P. 4 – 8.
Valiullin A. I., Kositsyna I. I., Kositsyn S. V. et al. Stabilization of high-temperature shape memory effect in functional Ni – Al – Co martensitic alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 481 – 482. P. 551 – 554.
Valiullin A. I., Kositsyn S. V., Kositsyna I. I. et al. Study of ferromagnetic Co – Ni – Al alloys with thermoelastic L10 martensite // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 438 – 440. P. 1041 – 1044.
Su J. J., Mo K. X., Zhou L. Effects of minor Mn replace of Al on martensitic and magnetic transition in the Co38Ni34Al28–xMnx alloys // J. Supercond. Nov. Magn. 2020. V. 33, Is. 3. P. 835 – 840.
Hossain M. S., Ghosh T., Kanth B. R. et al. Effect of annealing on the structural and magnetic properties of CoNiAl FSMA // Cryst. Res. Technol. 2019. V. 54, Is. 4. Art. 1800153.
Arputhavalli G. J., Agilan S., Saravanan P. Influence of sintering temperature on microstructure, magnetic properties of vacuum sintered Co(–Zn)–Ni–Al alloys // Mater. Lett. 2018. V. 233. P. 177 – 180.
Сычев А. Е., Бусурина М. Л., Боярченко О. Д. и др. Особенности структуро- и фазообразования в системе Ni – Al – Co в процессе СВС // Неорганические материалы. 2023. Т. 59, № 7. С. 733 – 739.
Mazeeva A. K., Kim A., Shamshurin A. I. et al. Effect of heat treatment on structure and magnetic properties of Ni36Co37Al27 alloy produced by laser powder bed fusion // J. Alloys Compd. 2023. V. 938. Art. 168461.
Kim A., Mazeeva A., Polozov I. et al. Additive manufacturing of Ni36Co37Al27 ferromagnetic shape memory material using mechanically alloyed plasma spheroidized powders / In: Proc. Conference: METAL 2021, Brno, Czech Republic, 2021. P. 958 – 963.
Mazeeva A. K., Kim A., Starikov K. A. et al. Effect of selective laser melting parameters on physicomechanical properties of ferromagnetic shape memory Ni36Al27Co37 alloy // Key Engineering Materials. 2023. V. 942. P. 11 – 17.
Quarto M., Giardini C. Additive manufacturing of metal filament: when it can replace metal injection moulding // Prog. Addit. Manuf. 2023. V. 8, Is. 3. P. 561 – 570.
Suwanpreecha C., Manonukul A. A review on material extrusion additive manufacturing of metal and how it compares with metal injection moulding // Metals. 2022. V. 12, Is. 3. Art. 429.
Mazeeva A., Masaylo D., Konov G. et al. Multi-metal additive manufacturing by extrusion-based 3D printing for structural applications: A review // Metals. 2024. V. 14, Is. 11. Art. 1296.
Guerra M. G., Morfini L., Pellegrini A. et al. Material extrusion-debinding-sintering as an emerging additive manufacturing process chain for metal/ceramic parts construction // CIRP Novel Topics in Production Engineering: Volume 1 / ed. Tolio T. Cham: Springer Nature Switzerland, 2024. V. 1. P. 147 – 182.
Hoffmann M., Elwany A. Material extrusion additive manufacturing of AISI 316L pastes // Journal of Manufacturing Processes. 2023. V. 108. P. 238 – 251.
Marnot A., Dobbs A., Brettmann B. Material extrusion additive manufacturing of dense pastes consisting of macroscopic particles // MRS Communications. 2022. V. 12, Is. 5. P. 483 – 494.
Ang X., Tey J. Y., Yeo W. H. et al. A review on metallic and ceramic material extrusion method: Materials, rheology, and printing parameters // Journal of Manufacturing Processes. 2023. V. 90. P. 28 – 42.
Liu H., Liu J., Leu M. C. et al. Factors influencing paste extrusion pressure and liquid content of extrudate in freeze-form extrusion fabrication // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2013. V. 67. P. 899 – 906.
Hsiang Loh G., Pei E., Gonzalez-Gutierrez J. et al. An overview of material extrusion troubleshooting // Appl. Sci. 2020. V. 10, Is. 14. Art. 4776.
Shahrubudin N., Lee T. C., Ramlan R. An overview on 3D printing technology: Technological, materials, and applications // Procedia Manufacturing. 2019. V. 35. P. 1286 – 1296.
Tanaka Y., Ohmori T., Oikawa K. et al. Ferromagnetic Co – Ni – Al shape memory alloys with + two-phase structure // Materials Transactions, JIM. 2004. V. 45. Is. 2. P. 427 – 430.
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.10.89-99
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026