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

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