Особенности структурно-фазового состояния сплава Ti-6Al-4V при формировании изделий с использованием электронно-лучевой проволочной аддитивной технологии

Объектом исследования является титановый сплав Ti-6Al-4V, полученный методом электронно-лучевого плавления. Целью работы является изучение особенностей формирования структуры, фазового состава зоны термического влияния при многопроходной вакуумной электронно-лучевой проволочной наплавке титанового сплава, а также исследование микротвердости полученных образцов.В процессе работы проводились исследования микроструктуры, фазового состава и механических свойств образцов (в частности определение твердости по Виккерсу).В результате исследования установлено, что исследованные образцы имеют гетерогенную микроструктуру,которая включает в себя систему ортогональных пластин мартенситной ??-фазы.Обнаружен эффект повышения значений твердости по Виккерсу с ростом высоты наплавленных слоев.

Реферат 7
Введение 12
1. Литературный обзор 13
1.1 Электронно-лучевые аддитивные технологии 13
1.2 Металлические материалы, применяемые при 20
аддитивных технологиях
1.3 Фазовые превращения титановых сплавов. Основные 24
характеристики и свойства сплава Ti-6Al-4V
2. Постановка задачи. Материалы и методика исследования 35
2.1 Постановка задачи 35
2.2 Схема процесса и режимы, используемые при получении 37
образцов методом проволочной электронно-лучевой 3D наплавки
2.3 Методика исследования образцов полученных при 39
электронно-лучевой проволочной аддитивной наплавке
3.Экспериментальная часть 42
3.1 Исследование микроструктуры и механических свойств 42
образцов из титанового сплава Ti-6Al-4V
3.2 Определение твердости образцов по Виккерсу и 47
сопоставление данных с соотношением Холла-Петча
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 52
ресурсосбережение
4.1 Организация и планирование работ 53
4.2 Продолжительность этапов работ 54
4.3 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 61
4.3.1 Расчет затрат на материалы 61
4.3.2 Расчет заработной платы 62
4.3.3 Расчет затрат на социальный налог 63
4.3.4 Расчет затрат на электроэнергию 63
4.3.5 Расчет амортизационных расходов 65
4.3.6 Расчет прочих расходов 66
4.3.7 Расчет общей себестоимости разработки 66
4.3.8 Расчет прибыли 67
4.3.9 Расчет НДС 68
4.3.10 Цена разработки НИР 68
5. Социальная ответственность 71
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения 72
безопасности
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового 72
законодательства
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке 73
рабочей зоны исследователя
5.2 Производственная безопасность 74
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может 74
создать объект исследования
5.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут 76
возникнуть на рабочем месте при проведении исследований
5.2.2.1 Превышение уровня шума 77
5.2.2.2 Контакт с реактивом для травления образцов 78
5.2.2.3 Отклонение показателей микроклимата 79
5.2.2.4 Отсутствие или недостаток естественного света. 80
Недостаточная освещенность рабочей зоны
5.2.3 Анализ опасных факторов 83
5.2.3.1 Повышенное значение напряжения в электрической 83
цепи, замыкание которой может произойти через тело человека
5.2.3.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя 84
от действия опасных и вредных факторов
5.3 Экологическая безопасность 85
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 87
Заключение 92
Список использованных источников 93
Приложение А 98
1 Literaturereview REVIEW 99
1.1 Electron-beam additive technologies 99
1.2 Metallic materials used in additive technologies 105
1.3 Phase transformations of titanium alloys. The main 108
characteristics and properties of the alloy Ti-6Al-4V

В работе изучены особенности формирования микроструктуры
титанового сплава Ti-6Al-4V при многопроходной вакуумной электронно-
лучевой наплавке. Исследована эволюция микроструктур образцов из сплава
Ti-6Al-4V, изготовленных послойным выращиванием посредством
электроннолучевой проволочной аддитивной технологии. На основе
полученных данных сделаны следующие выводы.
1. Исследованные образцы имеют гетерогенную микроструктуру,
которая включает в себя помимо формирующихся в процессе
эпитаксиального роста столбчатых предшествовавших β-зерен со средним
размером не выше 1,5 мм систему ортогональных пластин мартенситной α-
фазы. При этом по направлению в вершине построенного образца
уменьшается толщина пластин α-фазы и количество остаточной β-фазы (от 4
мкм и 10 об.% для нижнего слоя до 2 мкм и 5 об.% – для верхнего).

2. Обнаружен эффект повышения значений твердости по Виккерсу с
ростом высоты наплавленных слоев до значений порядка 3,5 ГПа.
Сопоставление с соотношением Холла–Петча показывает, что эффект
повышения твердости в направлении послойного выращивания реализуется
за счет градиентной микроструктуры, формирующейся вследствие сложной
термической истории.