Морфология технологических несплошностей в структуре изделий аддитивного производства как причина анизотропии их физико-механических свойств

На основе разработанного метода определения границ областей напряжённо-деформированного состояния (НДС) и координат зон пластичности, развивающихся в окрестностях пор в нагруженных порошковых изделиях SLM технологии, высказана гипотеза и
проведены расчёты, подтверждающие влияние морфологии пор в порошковых аддитивных сплавах на анизотропию их физико-механических свойств. Учтено влияние внешнего растягивающего напряжения и возможного давления газов в порах.
Сделанный расчет позволил уточнить место зарождения, форму и координаты границы развития зоны пластичности (трещинообразования) в окрестностях сферической поры в
зависимости от соотношения внешнего напряжения и давления газов в порах.
Полученные выражения для оценки размера зоны пластичности могут быть использованы для уточнения параметров кинетики процессов деструкции изделий из порошковых сталей, изготовленных по SLM технологии в условиях их стресс-коррозии.

1. Попович А.А., Суфияров В.Ш., Борисов Е.В., Полозов И.А., Масайло Д.В., Григорьев А.В. Анизотропия механических свойств изделий, изготовленных методом селективного лазерного плавления порошковых материалов//Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2016. – Вып. 3. – С. 4 – 11.

2. Simonelli M., Tse Y.Y., Tuck C. Effect of the build orientation on the Mechanical Properties and Fracture Modes of SLM Ti-6Al-4V. Mater. Sci. Eng. A. 2014. Vol. 616. Pp. 1-11.

3. Vroncken B., Thijs L., Kruth J.P., Van Hambeeck J. Microstructure and Mechanical Properties of novel 𝛽 titanium metallic composite by selective laser melting/ Acta Mater. 2014/ Vol. 68. Pp. 150-158.

4. Frazier W.E., Metal additive manufacturing: A review. J. Mater. Eng. Perform. 2014. Vol. 23. No 6. Pp. 1917-1928.

5. Wu M.W., Lai P.H., Chen J.K. Anisotropy in the impact toughness of selective laser melted Ti-6Al-4V alloy. Mater.Sci. Eng.: A. 2016. Vol. 650. P. 295-299.

6. Чуканов А.Н. Анизотропия деформации при послойном лазерном синтезе изделий // «Перспективные технологии и материалы». Матер. Всеросс. НПК с межд. уч., (Севастополь, 14–16.10.2020 г.), Научное изд. - Севастополь, СевГУ. 222с., С. 169 -174.

7. Чуканов А.Н. Влияние ориентации изделий аддитивных технологий на их анизотропию деформации // Научные чтения им. чл.-корр. РАН И.А. Одинга «Механические свойства современных конструкционных материалов». - Москва. 17-18 сентября 2020 г./ Сб. матер. – М: ИМЕТ РАН, 2020, 194 с. С. 79-80. (http://odin.imetran.ru/)

8. Чуканов А.Н. Анизотропия физико-механических свойств при послойном лазерном синтезе // МНТК «Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов», посвящ. 150-лет. со дня рожд. акад. А.А. Байкова: Сб. научн. статей (18.09.2020 г.)/ Юго-Зап. гос. ун-т. Курск: ЮЗГУ, 2020. - 271 с. - С. 244-247.

9. Чуканов А.Н., Терёшин В.А., Цой Е.В. Свойства изделий, полученных селективным лазерным синтезом. 2. Изделия ячеистых структур // XIII-я МНТК «Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ-2021)», (20.11.2021 г.), Сб. статей., Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2021. С. 338-340.

10. Чуканов А.Н., Терёшин В.А., Цой Е.В. Свойства изделий, полученных селективным лазерным синтезом. 1. «Сплошные» изделия // XIII-я МНТК «Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ-2021)», (20.11.2021 г.), Сб. статей., Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2021. С. 341-346.

11. Колачёв Б.А. Водородная хрупкость металлов. - М.: Металлургия, 1985. - 217 с.

12. Sergeev N.N., Chukanov A.N., Baranov V.P., Yakovenko A.A. Development of Damage and Decarburization of High-Strength Low-Alloy Steels Under Hydrogen Embrittlement // Metal Science and Heat Treatment. – 2015. - vol.57.- № 1-2.- P. 63-68.

13. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. - М.: Металлургия, 1984. - 280 с.

14. Нотт Дж. Ф. Основы механики разрушения. - М.: Металлургия, 1978. - 256 с.

15. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. В 10-ти т. Т. VII. Теория упругости. Уч. пособие. – М.: Наука, Гл. ред. физматлитературы, 1982,- 248 с.

16. Свешников А.Г., Тихонов А.Н. Теория функций комплексной переменной. - М.: Физматлит, 2010. - 336 с.

17. Чуканов А.Н., Терешин В.А., Гвоздев А.Е., Сергеев А.Н., Яковенко А.А., Хонелидзе Д.М., Широкий И.Ф. Моделирование зон пластичности у газонаполненных пор в литых и порошковых сталях в условиях стресс-коррозии // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2018. - Т. 23.- № 122. - С. 314-319.

18. Sergeev N.N., Tereshin V.A., Chukanov A.N., Kolmakov A.G., Yakovenko A.A., Sergeev A.N., Leontiev I.M., Khonelidze D.M., Gvozdev A.E., Formation of plastic zones near spherical cavity in hardened low-carbon steels under conditions of hydrogen stress corrosion // Inorganic Materials: Applied Research. 2018. Т. 9. № 4. С. 663-669.

19. Чуканов А.Н., Терешин В.А, Цой Е.В. Моделирование эволюции микронесплошностей в напряжённых металлических средах различного производства // Матер. XXI МК, посвящ.году математики. (17-21.05.2022 г.) - Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л.Н. Толстого. - 187 с.- Тула, 2022. С. 371-375.

20. Чуканов А.Н., Терёшин В.А., Цой Е.В. Математическое моделирование полей напряжений у стресс-коррозионных дефектов // Современные материалы, техника и технологии. 2021.- т.6 (39) -. С. 65 -70.

21. Чуканов А.Н., Терешин В.А., Цой Е.В. Использование векторных функций для описания НДС в металлических средах с дефектами // «Алгебра, теория чисел и дискретная геометрия: современные проблемы, приложения и проблемы истории». - Матер. XIX МК посвящ. 200-летию со дня рожд. акад. П.Л. Чебышова, Тула, 18-22.05.2021 г.- Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л.Н. Толстого. - 442 с.- С.395-399.

22. Чуканов А.Н., Терешин В.А. Моделирование напряженно-деформированного состояния материала на основе концепции силовых линий // «Алгебра, теория чисел и дискретная геометрия: современные проблемы, приложения и проблемы истории».- Матер. XVIII МК посвящ. столетию со дня рожд. проф. Б.М. Бредихина, В.И. Нечаева и С.Б. Стечкина, Тула, 23-26.09.2020 г.- Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л.Н. Толстого. - 478 с.- С.459-463.

23. Чуканов А.Н. Морфология объёмных зон пластичности у газонаполненных пор в литых и порошковых сталях в условиях стресс-коррозии / А.Н. Чуканов, В.А. Терешин, А.Е. Гвоздев, С.Н. Кутепов, А.Н. Сергеев, Е.В. Агеев, А.А. Яковенко // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2019; вып. 23 (5). - С. 35-52.

24. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-5-35-52.