Получение композиционных материалов “титан – карбид кремния” методом селективного лазерного сплавления

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Габитов, Эльнур Каисарович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Выпускная квалификационная работа посвящена исследованию влияния технологических параметров селективного лазерного сплавления на твердость, микро и макроструктуру образцов, полученных из порошковых смесей титана и карбида титана с различным соотношением компонентов. Новый материал направлен на отечественный рынок, возможно его применение в машиностроительном комплексе.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 14
1 Научно-технологические основы синтеза металлокерамических
композиционных материалов и их применения в аддитивном производстве 17
1.1 Преимущества аддитивных технологий в качестве альтернативы
традиционным технологиям ………………………………………………………………….. 21
1.2 Разработка системы качества технологии селективного лазерного
сплавления отечественных порошковых композиций …………………………….. 23
1.3 Построение модели управления качеством селективного лазерного
сплавления ……………………………………………………………………………………………. 26
1.4 Перспективы применения аддитивных технологий изготовления
деталей и узлов из керамических композиционных материалов……………… 29
1.5 Производство металлических матричных композитов: состояние дел.. 31
1.6 Радиационно-стойкие технологии соединения для карбида кремния,
керамики и композитов …………………………………………………………………………. 33
1.7 Соединение на металлической основе ………………………………………………. 36
1.8 Соединение MAX-фазы ……………………………………………………………………. 37
1.9 Соединение SiC на основе полимеров ………………………………………………. 37
1.10 Титановые сплавы ………………………………………………………………………….. 38
2. Объект и методы исследования …………………………………………………………….. 41
2.1 Постановка цели и задач исследования …………………………………………….. 41
2.2 Используемые материалы ………………………………………………………………… 42
2.2.1 Сплав титана марки ВТ 1-0 …………………………………………………………. 42
2.2.2 Карбид кремния (SiC) …………………………………………………………………. 46
2.2.3 Исходный материал ……………………………………………………………………. 48
2.3 Экспериментальное оборудование……………………………………………………. 50
2.4 Исследовательское оборудование …………………………………………………….. 56
3 Результаты исследования ………………………………………………………………………. 62
3.1 Получение образцов…………………………………………………………………………. 62
3.2 Общее сравнение структуры полученных образцов ………………………….. 73
4 Финансовый менеджмент ресурсоэффективность и ресурсосбережение …. 77
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………… 77
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………………. 79
4.1.3 FAST-анализ …………………………………………………………………………………. 80
4.1.4 Диаграмма Исикавы………………………………………………………………………. 84
4.1.5 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 85
4.1.6 Оценка готовности проекта к коммерциализации…………………………… 89
4.2 Инициация проекта ………………………………………………………………………….. 91
4.2.1 Цели и результат проекта ………………………………………………………………. 91
4.2.2 Организационная структура проекта ……………………………………………… 92
4.2.3 Ограничения и допущения проекта ……………………………………………….. 93
4.3 Планирование и управление техническим проектом …………………………. 94
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта. ……………………………………….. 94
4.4 План проекта……………………………………………………………………………………. 94
4.5 Бюджет научного исследования ……………………………………………………….. 96
4.5.1 Сырье, материалы, комплектующие изделия, покупные материалы и
полуфабрикаты ……………………………………………………………………………………… 97
4.5.2 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ
……………………………………………………………………………………………………………… 97
4.5.3 Основная заработная плата ……………………………………………………………. 98
4.5.4 Дополнительная заработная плата научно-производственного
персонала ……………………………………………………………………………………………… 99
4.5.5 Отчисления на социальные нужды ………………………………………………… 99
4.5.6 Накладные расходы …………………………………………………………………….. 100
4.5.7 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 101
4.6 Оценка эффективности НТИ ……………………………………………………………… 103
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 104
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …. 104
5.2 Производственная безопасность …………………………………………………….. 104
5.3 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возник-нуть в
лаборатории при проведении исследований …………………………………………. 106
5.3.1 Микроклимат ……………………………………………………………………………. 106
5.3.2 Превышение уровня шума ………………………………………………………… 107
5.3.3 Вибрации………………………………………………………………………………….. 108
5.3.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны ………………………………. 109
5.3.5 Использование вредных веществ ………………………………………………. 111
5.3.6 Психофизиологические факторы ………………………………………………. 113
5.3.7 Электробезопасность ………………………………………………………………… 114
5.3.8 Экологическая безопасность …………………………………………………….. 116
5.3.9 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………….. 117
Выводы ………………………………………………………………………………………………….. 120
Список литературы ………………………………………………………………………………… 121
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 126

На сегодняшний день перспективным является использование
аддитивных технологий для производства высокотехнологичной продукции,
из сложно обрабатываемых материалов и с применением новых
конструктивных решений [1].
Одним из направлений аддитивных технологий является технология
селективного лазерного сплавления (СЛС).
Селективное лазерное сплавление (Selective laser melting, SLM, СЛС) –
один из новых методов аддитивного производства, использующий лазеры
высокой мощности (как правило, иттербиевые волоконные лазеры) для
создания трехмерных физических объектов за счет сплавления
металлических порошков. Технология СЛС позволяет производить детали
сложной формы, в короткие сроки, практически без использования
технологической оснастки, за счет чего резко сокращается цикл производства
изделий. В технологии СЛС используется лазер высокой мощности для
расплавления тонкого слоя порошка в соответствии с 3D моделью [2].
В последнее время наблюдается значительный рост применения
аддитивных технологий при производстве сложнопрофильных деталей из
сложнообрабатываемых материалов.
Актуальной является задача по исследованию влияния основных
технологических параметров, таких как мощность лазерного излучения и
скорость сканирования на микроструктуру материала, его механические
свойства и шероховатость. В дальнейшем эти исследования позволят
получать детали с различными механическими свойствами, за счет разного
структурного состояния [3].
На качество материала, получаемого методом СЛС, влияет большое
количество факторов. Путем правильного понимания и управления этими
факторами можно получать материалы по качеству, не уступающие
материалам полученным традиционными способами производства [4]. Метод
СЛС представляет собой сложный процесс, при котором большое число
параметров влияет на качество конечного продукта. Сложность процесса
СЛС заключается во многих тепловых, физических и механических
взаимодействиях и влиянии на них большого количества параметров.
Процесс селективного лазерного сплавления позволяет изготавливать
детали с толщиной слоя от 20 до 100 мкм [5].
Процесс СЛС начинается с разбиения цифровой трехмерной CAD
модели на слои. Затем при помощи специального модуля, входящего в
программное обеспечение MagicsRP, назначаются параметры построения
детали (мощность лазерного излучения, скорость сканирования и т.д.). После
этого все данные передаются в установку для начала процесса построения.
Из бака, в котором содержится металлический порошок при помощи шнека
исходный материал порционно подается в дозатор (рекоутер). Дозатор
перемещаясь в горизонтальном направлении доставляет металлически
порошок на платформу построения и при помощи силиконового ножа
разравнивает его. Излишки металлического порошка попадают в передний и
задний баки [6].
После того как слой порошка выравнен в работу вступает лазер и при
помощи системы зеркал выборочно сплавляет металлический порошок. При
воздействии лазерного излучения порошок нагревается, а при приложении
необходимой энергии, плавится образуя жидкую ванну. Затем жидкая ванна
быстро затвердевает тем самым образуя фрагмент детали. После того как
селективное лазерное сканирование текущего слоя закончено, платформа
построения при помощи поршня опускается по оси Z на величину слоя, и
насыпается новый слой порошка.
Процесс является циклическим и повторяется до тех пор, пока изделие
не будет полностью законченно, рисунок 1.
Рисунок 1 – Принципиальная схема технологии селективного лазерного
сплавления

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

    Читать «Получение композиционных материалов “титан – карбид кремния” методом селективного лазерного сплавления»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 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
    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
    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
    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
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету