Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V

Николаева, Александра Владимировна Отделение экспериментальной физики (ОЭФ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе установлены оптимальные режимы модифицирования поверхности титанового сплава. Выявлены закономерности взаимодействия водорода с титановым сплавом, полученным с помощью электронно-лучевого сплавления.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 17

1 Основные технологии построения изделий в аддитивном производстве …….. 21

1.1 Электронно-лучевое сплавление …………………………………………………………. 21

1.2 Селективное лазерное плавление ………………………………………………………… 23

1.3 Прямое осаждение порошка (металла) ………………………………………………… 24

1.4 Микроструктура титанового сплава Ti-6Al-4V, изготовленного с
помощью аддитивных технологий ……………………………………………………………. 26

1.5 Сравнительный анализ механических свойств титанового сплава
Ti-6Al-4V, изготовленного с помощью аддитивных технологий ……………….. 29

2 Влияние водорода на титановый сплав Ti-6Al-4V, изготовленный
аддитивными технологиями…………………………………………………………………………. 31

3 Способы модификации поверхности титановых сплавов, изготовленных
аддитивными технологиями…………………………………………………………………………. 36

3.1 Нанесение покрытий на титановые сплавы, изготовленные аддитивными
технологиями …………………………………………………………………………………………… 36

3.2 Обработка микродуговым окислением титанового сплава Ti-6Al-4V,
изготовленного электронно-лучевым сплавлением …………………………………… 38

3.3 Модификация поверхности титанового сплава Ti-6Al-4V, изготовленного
электронно-лучевым сплавлением, пучками заряженных частиц ………………. 40

4 Материалы и методы исследования …………………………………………………………… 45

4.1 Материал для исследований ……………………………………………………………….. 45

4.2 Модифицирование поверхности образцов …………………………………………… 45

4.3 Исследование микроструктуры поверхности ………………………………………. 46

4.4 Измерение микро- и нанотвердости …………………………………………………….. 46
4.5 Рентгеноструктурный анализ ………………………………………………………………. 46

4.6 Насыщение образцов водородом …………………………………………………………. 48

5 Влияние модифицирования импульсным электронным пучком на
микроструктуру и свойства сплава Ti-6Al-4V, изготовленного с помощью
аддитивных технологий ……………………………………………………………………………….. 49

6 Влияние насыщения водородом на микроструктуру и свойства сплава
Ti-6Al-4V, изготовленного с помощью аддитивных технологий и
модифицированного импульсным электронным пучком ………………………………. 56

7 Концепция стартап-проекта ………………………………………………………………………. 62

7.1 Название проекта ……………………………………………………………………………….. 62

7.2 Основные качества продукта, решаемая продуктом проблема……………… 62

7.3 Защита интеллектуальной собственности ……………………………………………. 63

7.4 Объем и емкость рынка ………………………………………………………………………. 63

7.5 Анализ современного состояния и перспектив отрасли ……………………….. 64

7.6 Расчет себестоимости продукта ………………………………………………………….. 65

7.6.1 Материальные затраты …………………………………………………………………….. 65

7.6.2 Затраты на оборудование …………………………………………………………………. 66

7.6.3 Основная заработная плата научных сотрудников и техперсонала ……. 67

7.7 Конкурентные преимущества продукта и обзор технико-экономических
характеристик аналогов ……………………………………………………………………………. 69

7.8 Бюджет проекта ………………………………………………………………………………….. 71

7.9 Описание целевых сегментов потребителей ………………………………………… 71

7.10 Бизнес-модель проекта ……………………………………………………………………… 72

7.11 Стратегия продвижения продукта на рынок ………………………………………. 73

Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 74

8 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 75
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 75

8.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 76

8.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ……………… 76
8.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
оператора …………………………………………………………………………………………………. 77
8.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 77

8.3 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в
лаборатории при проведении исследований ……………………………………………… 79

8.3.1 Анализ вредных факторов ………………………………………………………………… 79

8.3.1.1 Недостаточная освещенность рабочего места ………………………………… 79

8.3.1.2 Пониженная или повышенная температура воздуха рабочей зоны …. 82

8.3.1.3 Воздействие раздражающих химических веществ на органы дыхания
и кожные покровы человека …………………………………………………………………….. 83

8.3.1.4 Перенапряжение анализаторов, вызванное информационной
нагрузкой …………………………………………………………………………………………………. 84

8.3.1.5 Монотонность работы …………………………………………………………………… 85

8.3.2 Анализ опасных факторов ………………………………………………………………… 86

8.3.2.1 Электрический ток, вызываемый разницей электрических
потенциалов, под действие которого попадает работающий ……………………… 86

8.4 Экологическая безопасность……………………………………………………………….. 87

8.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………….. 88

8.5.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований ………………………………………………………………………… 88
8.5.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ………………………………………….. 89
Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 91

ВЫВОДЫ ……………………………………………………………………………………………………. 92
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………….. 93

Приложение А …………………………………………………………………………………………… 100

1 The main technologies for building products in additive manufacturing ………….. 101

1.2 Electron Beam Melting ……………………………………………………………………….. 101

1.3 Selective Laser Melting……………………………………………………………………….. 102

1.4 Directed energy deposition of powder (metal) ……………………………………….. 104

1.5 Microstructure of titanium alloy Ti-6Al-4V, manufactured by additive
technologies…………………………………………………………………………………………….. 105

1.6 Comparative analysis of mechanical properties of titanium alloy Ti-6Al-4V,
manufactured by additive technologies……………………………………………………….. 108

Титановые сплавы обладают высокой прочностью, трещиностойкостью,
низким удельным весом и поэтому широко используются в различных отраслях
промышленности. Основное применение титанового сплава Ti-6Al-4V,
изготовленного аддитивными технологиями (АТ) – ракетостроение и
мелкосерийное производство сложных деталей. Изготовление тонкостенных
конструкций из титановых сплавов широко распространено в изделиях
аэрокосмической промышленности [1]. В настоящее время одной из
важнейших задач производства является разработка методов изготовления
высококачественных компонентов из титановых сплавов экономически
эффективным способом. Аддитивные технологии производят трехмерные
детали, используя цифровые CAD-модели за счет послойного синтеза, что
позволяет создавать сложные геометрические детали в кротчайшие сроки [2].
Наиболее существенными преимуществами аддитивного производства,
являются снижение материальных потерь и времени производства изделия, а
также способность изготавливать сложные детали без привлечения
традиционных методов производства, таких как литье и вторичная
механическая обработка, для достижения желаемых форм [3]. Аддитивные
технологии позволяют изготавливать легкие объекты сложной геометрии,
цепные и зубчатые механизмы, детали с более продолжительным сроком
службы. В области защиты металлов ведутся разработки по достижению
надлежащих механических свойств и эксплуатационных характеристик деталей
[4].
Анизотропия свойств, специфика структуры и наличие специфических
дефектов, обусловленных технологией аддитивного производства в материалах,
могут оказывать существенное влияние на взаимодействие материалов с
агрессивной средой и, в частности, с водородом. Микроструктура материалов,
полученных электронно-лучевым сплавлением (ЭЛС), отличается от
микроструктуры материалов, полученных традиционными методами.
Пластинчатая микроструктура сплава Ti-6Al-4V, изготовленного ЭЛС, может
значительно влиять на поглощение водорода, структурные и фазовые
состояния. В связи с этим изучение закономерностей взаимодействия водорода
с металлическими изделиями, изготовленными с использованием АТ,
представляет не только фундаментальный, но и практический интерес.
Водородная хрупкость – это ухудшение одной или нескольких
механических характеристик металла под действием водорода. Развитие
водородного охрупчивания (включая замедленное разрушение) в титановых
сплавах будет зависеть от концентрации и распределения водорода в
материале, внешних воздействий, наличия дефектов и примесей, оксидных
пленок и т. д. [5,6]. На сегодняшний день не проводились исследования,
связанные с влиянием водорода на свойства титановых сплавов, изготовленных
электронно-лучевым сплавлением и модифицированных импульсным
электронным пучком. Такие исследования актуальны для металлических
материалов, в частности титановых сплавов, работающих в
водородсодержащей среде, разработки технологий изготовления
конструкционных материалов с улучшенными физико-механическими
свойствами, а также для развития аддитивных технологий.
Целью настоящей работы являлось определение закономерностей
влияния модифицирования поверхности импульсным электронным пучком и
насыщения водородом на свойства титанового сплава Ti-6Al-4V,
изготовленного методом электронно-лучевого сплавления.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1) Установление закономерностей изменения микроструктуры и
фазового состава образцов сплава Ti-6Al-4V, изготовленного методом
электронно-лучевого сплавления, в зависимости от модифицирования
поверхности.
2) Исследование влияния модифицирования импульсным
электронным пучком на твердость титанового сплава Ti-6Al-4V,
изготовленного методом электронно-лучевого сплавления.
3) Исследование влияние модифицирования поверхности на
поглощение водорода сплавом Ti-6Al-4V, изготовленным методом электронно-
лучевого сплавления.
4) Установление закономерностей изменения микроструктуры,
фазового состава и твердости образцов сплава Ti-6Al-4V в зависимости от
модифицирования поверхности и наводороживания.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Ди-мюонное фоторождение в эксперименте NA64
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)