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!

    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы

    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)