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!

    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 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)
    Особенности взаимодействия водорода с никелем: расчеты из первых принципов
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)