3D-ДРУК ҐРАТЧАСТИХ СТРУКТУР НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА, ОТРИМАНИХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕННЯ

Анотація

Досліджено механічні властивості ґратчастих структур з об’ємом пор 78–79% із залізного порошку, створених селективним лазерним плавленням. Враховуючи, що механічні властивості ґратчастих структур можна спрогнозувати залежно від топології елементарної комірки та її розмірів, необхідно встановити вплив просторового орієнтування елементарних комірок на механізм деформації зразків. Було розглянуто три типи ґратчастих структур з різним просторовим орієнтуванням елемен­тарних комірок у вигляді простого куба в об’ємі пористого матеріалу, причому  твірні ґраток та елементарних комірок мали однаковий розмір. Проаналізовано реакцію ґратчастої структури на різні види навантаження. Результати вимірювань модуля пружності при чотириточковому згині показали, що пористі 3D-ґратки з різними комірками мають модуль пружності одного порядку — від 17,2 до 23,9 ГПа. Дослідження 3D-ґратчастих структур на стиснення показало, що ґратки, які розташовані під кутом 45 град до осі z, деформуються за схожими схемами і мають практично однакові значення границі плинності (14,0–15,4 МПа). Найбільші значення границі плинності (40,5 ± 3,3 МПа) мають ґратки, елементарні комірки яких розта­шо­вані паралельно до осей x, y, z, що пов’язано із пошаровим характером деформації комірок. Найбільші значення ударної в’язкості (22,1–23,2 Дж/см²), як і границі плинності при стисненні й модуля пружності, спостерігаються так само у цих ґраток. Аналіз структури зламів зразків після випробувань на ударну в’язкість показав, що залізні ґратчасті структури всіх трьох типів мають ямковий мікрорельєф, характерний для в’язкого руйнування. Отримані результати показали перспективність застосування адитивних технологій для створення порошкових матеріалів на основі заліза методом селективного лазерного плавлення, що забезпечує формування ґратчастої структури з високою відтворюваністю механічних характеристик.