В МИФИ разрабатывают математическую модель кинетики образования структурных дефектов в процессе селективного лазерного сплавления
В рамках нацпроекта «Наука и университеты» специалистами Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» совместно со специалистами НИЦ «Курчатовский институт» — ВИАМ ведутся работы по разработке математической модели кинетики образования структурных дефектов в процессе селективного лазерного сплавления модельных конструктивно-подобных образцов из жаропрочного сплава на основе никеля.
Селективное лазерное сплавление (СЛС) – самый распространенный (с долей рынка около 60%) метод 3D-печати металлическими сплавами, позволяющий изготавливать детали геометрически сложной формы по цифровой модели. Этот технологический процесс заключается в последовательном послойном нанесении металлического порошка и его локальном плавлении под действием мощного сканирующего лазерного излучения в атмосфере инертного газа (обычно аргона).
Изготовление металлических деталей методом СЛС – мультифизический процесс, основанный на явлениях поглощения и отражения лазерного излучения металлическим порошком, теплообмене и массопереносе, структурно-фазовых превращениях, химических реакциях и т.п. Общее число важных параметров, влияющих на процесс селективного лазерного сплавления, по разным оценкам, варьируется от 50 до 130. Реальная плотность материала деталей, изготовленных методом СЛС, никогда не достигает теоретической плотности из-за образования в процессе 3D-печати дефектов: непроплавленных областей, газовых пор и микротрещин. Поэтому разработка математической модели, описывающей зарождение таких дефектов, является важной фундаментально-прикладной задачей.
На основании проведенных исследований составлена цифровая модель структурно-фазовых превращений в процессе СЛС, эволюции ансамбля газовых пор в пересыщенном многокомпонентном растворе, а также условий зарождения микротрещин в нагруженном материале, ослабленном концентраторами напряжений. Продолжаются работы по разработке модели формирования микротрещин и усадочной пористости в синтезированных образцах в зависимости от содержания в материале кислорода и стратегии сканирования.
Работа выполняется в соответствии с Соглашением № 075-11-2021-085 о предоставлени гранта в форме субсидий на реализацию отдельных мероприятий Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019–2027 гг.
Источник: Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» — ВИАМ