limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2021-4-90-105lim-3396Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsТеоретические и технологические аспекты получения механически легированных порошков для производства покрытий и изделий аддитивными методамиTheoretical and technological aspects of production mechani‑cally alloyed powders for the production of coatings and products by additive methodsЛовшенкоФ. Г.LovshenkoF. G.

г. Могилев, пр. Мира, 43.

ФедосенкоА. С.FedosenkoA. S.

г. Могилев, пр. Мира, 43.

fedosenkoas@tut.byМаруковичЕ. И.MarukovichE. I.

г. Могилев, ул. Бялыницкого‑Бирули, 11.

maruko46@mail.ruБелорусско‑Российский университетБеларусьBelarusian‑Russian UniversityBelarusИнститут технологии металлов НАН БеларусиБеларусьInstitute of Technology of Metals of National Academy of Sciences of BelarusBelarus2021201220210490105Copyright © Ловшенко Ф.Г., Федосенко А.С., Марукович Е.И., 20212021Ловшенко Ф.Г., Федосенко А.С., Марукович Е.И.Lovshenko F.G., Fedosenko A.S., Marukovich E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3396

Установлены закономерности формирования порошков на основе железа и никеля, получаемых методом реакционного механического легирования и предназначенных для нанесения газотермических покрытий, а также изготовления изделий послойным синтезом. Исследованы структура, фазовый состав и свойства синтезируемых порошков. Порошки состоят из частиц размером 20–70 мкм, отличаются субмикрокристаллическим типом структуры основы и неравновесным фазовым составом. Газотермические покрытия из них обладают комплексом свойств, существенно превосходящих получаемые из серийно выпускаемых материалов. Диаметр зерен материала, полученного методом СЛС из синтезированного порошка, по сравнению с произведенным из порошка стали 316L в 1,5–2,0 раза меньше, а жаропрочность выше.

The established regularities of the formation of powders based on iron and nickel, obtained by the method of mechanical alloying and intended for the deposition of thermal spraying coatings, as well as the manufacture of products by layer‑by‑layer synthesis. The structure, phase composition and properties of materials are investigated. Powders consist of particles with a size of 20–70 microns, differ in the submicrocrystalline type structures, and nonequilibrium phase composition. Thermal spray coatings made of them have a set of properties that significantly exceed the properties of coatings made of commercially available materials. The diameter of the grains of the material obtained by the SLМ method from the synthesized powder is 1.5–2.0 times smaller than that produced from the powder of 316L steel, and the heat resistance is higher.

реакционное механическое легированиеаддитивные технологиимеханически легированные порошкифазовый составметаллические порошкимикроструктуратвердостьжаропрочностьreaction mechanical alloyingadditive technologiesmechanically alloyed powdersphase compositionmetal powdersmicrostructurehardnessheat resistanceReferencesЗленко, М. А. Аддитивные технологии в машиностроении / М. А. Зленко, А. А. Попович, И. Н. Мутылина. СанктПетербург: Политехн. ун‑т, 2013. 222 с.Zlenko M.A., Popovich A.A., Mutylina I. N. Additivnye tehnologii v mashinostroenii [Additive technologies in mechanical engineering]. Sankt‑Peterburg, Politehnicheskij universitet Publ., 2013, 222 p.The Current State of Additive Manufacturing in Wind Energy Systems [Electronic resource] / B. Post [et al.]. Mode of access: https://info.ornl.gov/sites/publications/Files/Pub103095.pdf. – Date of access: 28.06.19The Current State of Additive Manufacturing in Wind Energy Systems [Electronic resource] / B. Post [et al.]. – Mode of access: https://info.ornl.gov/sites/publications/Files/Pub103095.pdf. – Date of access: 28.06.19Thomas, D. S. Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing /D.S. Thomas, S. W. Gilber // [Electronic resource]. Mode of access: http://dx.doi.org/10.6028/NIST.SP.1176. – Date of access: 28.05.2019.Thomas, D. S. Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing /D.S. Thomas, S. W. Gilber// [Electronic resource]. – Mode of access: http://dx.doi.org/10.6028/NIST.SP.1176. – Date of access: 28.05.2019.Research and Development of Additive Manufactured Bladed Disks [Electronic resource] / J.A. Bayliff [et al.]. Mode of access: http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/250277/250277.pdf. – Date of access: 29.06.2019.Research and Development of Additive Manufactured Bladed Disks [Elec‑tronic resource] / J.A. Bayliff [et al.]. – Mode of access: http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/250277/250277.pdf. – Date of access: 29.06.2019.Laser Metal Deposition as Repair Technology for a Gas Turbine Burner Made of Inconel 718 / T. Petrat [et al.] // Physics Procedia. 2016. Vol. 83. Р. 761–768.Laser Metal Deposition as Repair Technology for a Gas Turbine Burner Made of Inconel 718 / T. Petrat [et al.]// Physics Procedia, 2016, vol. 83, pp. 761–768.Madara, S. R. Review of Recent Developments in 3‑D Printing of Turbine Blades / S. R. Madara, Ch. P. Selvan // European Journal of Advances in Engineering and Technology. 2017. Vol. 4 (7). P. 497–509.Madara, S. R. Review of Recent Developments in 3‑D Printing of Turbine Blades / S. R. Madara, Ch. P. Selvan // European Journal of Advances in Engineering and Technology, 2017, vol. 4 (7), pp. 497–509.Emswiler, Sh. Additive Manufacturing Success through Simulation / Sh. Emswiler // Аnsys Аdvantage. 2018. Iss. 3. –P. 10–18.Emswiler, Sh. Additive Manufacturing Success through Simulation / Sh. Emswiler // Аnsys Аdvantage, 2018, Iss. 3, pp. 10–18.Rani, A. M. A. Manufacturing methods for medical artificial prostheses– a review / A. M.A. Rani, R. Fua‑Nizan, M. Y. Din // Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences. Special Issue on Medical Device and Technology. 2017. Р. 464–469.Rani, A. M.A. Manufacturing methods for medical artificial prostheses– a re‑view / A. M.A. Rani, R. Fua‑Nizan, M. Y. Din / Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences. Special Issue on Medical Device and Technology, 2017, pp. 464–469.Impact of Digital manufacturing on Health Care Industry [Electronic resource] / P. K. Parital [et al.]. Mode of access: https://eprints.qut.edu.au/114661/1/Impact%20of%20Digital%20manufcaturing%20on%20Healthcare%20Industry%20 %20.pdf. – Date of access: 22.06.2019.Impact of Digital manufacturing on Health Care Industry [Electronic resource] / P. K. Parital [et al.]. – Mode of access: https://eprints.qut.edu.au/114661/1/Impact%20of%20Digital%20manufcaturing%20on%20Healthcare%20Industry%20 %20.pdf. – Date of access: 22.06.2019.Mergulhao, M. V. Characteristics of Biometallic Alloy to Additive Manufacturing Using Selective Laser Melting Technology / M. V. Mergulhao, M. D. M. Das Neves // Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. 2018. Vol. 9. P. 89–99.Mergulhao, M. V. Characteristics of Biometallic Alloy to Additive Manufactur‑ing Using Selective Laser Melting Technology / M. V. Mergulhao, M. D. M. Das Neves. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 2018, vol. 9, pp. 89–99.Rahmati, S. Application of rapid prototyping for development of custom–made orthopedics prostheses: An investigative study / S. Rahmati, F. Farahmand, F. Abbaszadeh / Int J Advanced Design and Manufacturing Technology. 2010. Vol. 3, № 2. Р. 11–16.Rahmati, S. Application of rapid prototyping for development of custom–made orthopedics prostheses: An investigative study / S. Rahmati, F. Farahmand, F. Ab‑baszadeh. Int J Advanced Design and Manufacturing Technology, 2010, vol. 3, no. 2, pp. 11–16.Ловшенко, Г. Ф. Наноструктурные механически легированные материалы на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко, Б. Б. Хина. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2008. 679 с.Lovshenko G. F., Lovshenko F. G., Hina B. B. Nanostrukturnye mehanicheski legirovannye materialy na osnove metallov [Nanostructured mechanically alloyed materials based on metals]. Mogilev, Belorussko‑Rossijskij universitet Publ., 2008, 679 p.Витязь, П. А. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди / П. А. Витязь, Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. Минск: Беларуская навука, 1998. 352 c.Vitjaz’ P.A., Lovshenko F. G., Lovshenko G. F. Mehanicheski legirovannye splavy na osnove aljuminija i medi [Mechanically alloyed alloys based on aluminum and copper]. Minsk, Belaruskaja navuka Publ., 1998, 352 p.Ловшенко, Ф. Г. Закономерности формирования фазового состава, структуры и свойств механически легированных материалов / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2016. 420 с.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F. Zakonomernosti formirovanija fazovogo sostava, struktury i svojstv mehanicheski legirovannyh materialov [Regularities of the formation of the phase composition, structure and properties of mechanically alloyed materials:]. Mogilev, Belorussko‑Rossijskij universitet Publ., 2016, 420 p.Ловшенко, Г. Ф. Теоретические и технологические аспекты создания наноструктурных механически легированных материалов на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2005. 276 с.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F. Тeoreticheskie i tehnologicheskie aspekty sozdanija nanostrukturnyh mehanicheski legirovannyh materialov na osnove metallov [Theoretical and technological aspects of creating nanostructured mechanically alloyed materials based on metals]. Mogilev, Belorussko‑Rossijskij universitet Publ., 2005, 276 p.50 лет порошковой металлургии в Беларуси. История, достижения, перспективы / Ф. Г. Ловшенко [и др.]. Минск: ГНПО Порошковой металлургии, 2010. 632 с.Lovshenko F. G. 50 let poroshkovoj metallurgii v Belarusi. Istorija, dostizhenija, perspektivy [50 years of powder metallurgy in Belarus. History, achievements, prospects]. Minsk, GNPO poroshkovoj metallurgii Publ., 2010, 632 p.Новые ресурсосберегающие технологии и композиционные материалы / Ф. Г. Ловшенко. М.: Энергоатомиздат, 2004. 350 с.Lovshenko F. G. Novye resursosberegajushhie tehnologii i kompozicionnye materialy [New resource‑saving technologies and composite materials]. Moscow, Jenergoatomizdat Publ., 2004, 350 p.Нанокомпозиционные машиностроительные материалы: опыт разработки и применения / Ф. Г. Ловшенко [и др.]. Гродно: ГрГУ, 2006. 403 с.Lovshenko F. G. Nanokompozicionnye mashinostroitel’nye materialy: opyt razrabotki i primenenija [Nanocomposite engineering materials: development and application experience]. Grodno, GrGU Publ., 2006, 403 p.Расчет максимальных концентраций реагирующих компонентов в шихте, подвергаемой реакционному механическому легированию / Ф. Г. Ловшенко [и др.] // Вестн. Белорус.‑Рос. ун‑та. 2011. № 2 (31). С. 64–75.Lovshenko F. G. Raschet maksimal’nyh koncentracij reagirujushhih komponentov v shihte, podvergaemoj reakcionnomu mehanicheskomu legirovaniju [Calculation of the maximum concentrations of the reacting components in the charge subjected to mechanical reaction alloying]. Vestnik Belorussko‑Rossijskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian‑Russian University, 2011, no. 2 (31), pp. 64–75.Трибохимические технологии функциональных композиционных материалов. Ч. 1. Модельные представления / С. В. Авдейчик [и др.]. Гродно: ГГАУ, 2007. 320 с.Avdejchik S. V. Tribohimicheskie tehnologii funkcional’nyh kompozicionnyh materialov. Chast’ 1. Model’nye predstavlenija [Tribochemical technologies of functional composite materials. Part 1. Model representations]. Grodno, GGAU Publ., 2007, 320 p.Трибохимические технологии функциональных композиционных материалов. Ч. 2. Технология и опыт применения / С. В. Авдейчик [и др.]. Гродно: ГГАУ, 2008. 399 с.Avdejchik S. V. Tribohimicheskie tehnologii funkcional’nyh kompozicionnyh materialov. Chast’ 2. Tehnologija i opyt primenenija [Tribochemical technologies of functional composite materials. Part 2. Technology and application experience]. Grodno, GGAU Publ., 2008, 399 p.Ребиндер, П. А. Вибропомол – наиболее эффективный метод измельчения / П. А. Ребиндер // Строительные материалы. 1956. № 1. С. 8–10.Rebinder P.A. Vibropomol – naibolee jeffektivnyj metod izmel’chenija [Vibrating grinder – the most efficient grinding method]. Stroitel’nye materialy = Construction Materials, 1956, no.1, pp. 8–10.Моргулис, М. Л. Вибрационное измельчение материалов / М. Л. Моргулис. М.: Промстройиздат, 1957. 106 с.Morgulis M. L. Vibracionnoe izmel’chenie materialov [Vibration grinding of materials]. Moscow, Promstrojizdat Publ., 1957, 106 p.Овчинников, П. Ф. Виброреология / П. Ф. Овчинников. Киев: Навукова думка, 1983. 270 с.Ovchinnikov P. F. Vibroreologija [Vibrorheology]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1983, 270 p.Шеламов, В. А. Физико‑химические основы получения полуфабрикатов из спеченных алюминиевых порошков / В. А. Шеламов, А. И. Литвинцев. М.: Металлургия, 1970. 278 с.Shelamov V.A., Litvincev A. I. Fiziko‑himicheskie osnovy poluchenija polufabrikatov iz spechennyh aljuminievyh poroshkov [Physicochemical bases for obtaining semifinished products from sintered aluminum powders]. Moscow, Metallurgija Publ., 1970, 278 p.Андреева, Н. Г. О механизме образования металлического контакта в сплавах типа САП / Н. Г. Андреева, Э. Ф. Растригина // Порошковая металлургия. 1966. № 3. С. 27–36.Andreeva N. G., Rastrigina Je. F. O mehanizme obrazovanija metallicheskogo kontakta v splavah tipa SAP [On the mechanism of metal contact formation in SAP‑type alloys]. Poroshkovaja metallurgija = Powder metallurgy, 1966, no. 3, pp. 27–36.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.