Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. 140 · № 3 · 2025 вер 30, 2025 статті

АНІЗОТРОПІЯ МІКРОСТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ SLM-СПЛАВУ INCONEL 718

СВ
Світлана Волошко Відповідальний Department of physical materials science and heat treatment E.O. PATON Еducational and Research institute of materials science and welding National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv,, Ukraine Україна
АБ
Андрій Бурмак Department of physical materials science and heat treatment E.O. PATON Еducational and Research institute of materials science and welding National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv,, Ukraine Україна
МВ
Михайло Ворон Physico-technological Institute of Metals and Alloys of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv,, Ukraine Україна
НФ
Наталія Франчік Department of physical materials science and heat treatment E.O. PATON Еducational and Research institute of materials science and welding National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv,, Ukraine Україна
ЯФ
Яків Фурманюк Department of physical materials science and heat treatment E.O. PATON Еducational and Research institute of materials science and welding National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv,, Ukraine Україна
Опубліковановер 30, 2025
PDF
НВКПІ 3 ТОМ 140 · 3
ТОМ 140 · № 3 · 2025 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Застосування адитивних технологій, зокрема селективного лазерного плавлення (SLM), відкриває нові можливості для виготовлення деталей складної геометричної форми. Проте специфіка процесу 3D-друку зумовлює цілу низку технологічних проблем. Дослідження механізмів мікроструктурної еволюції під час SLM є необхідним для оптимізації технологічних режимів та забезпечення надійної й довговічної експлуатації надрукованих виробів у різних галузях промисловості. Мета дослідження. Визначення особливостей мікроструктури та розподілу мікротвердості у різних площинах SLM-сплаву Inconel 718, а також порівняльний аналіз фазового складу, текстури і рівня макроскопічних напружень. Методика реалізації. Застосовано комплекс методик – металографію, скануючу електронну мікроскопію, мікродюрометричний та рентгенофазовий аналіз. Результати дослідження. Виявлено та охарактеризовано анізотропію мікроструктури SLM-сплаву Inconel 718, яка формується під час 3D-друку в результаті послідовного затвердіння басейнів розплаву. Показано значну варіативність значень мікротвердості у різних площинах – як наслідок анізотропії структури та фазового складу. Висновки. Встановлено кількість основної γ-фази та зміцнюючих γ′- і γ″-фаз, а також карбіду NbC. Обговорено фактори, які впливають на анізотропію залишкових напружень та текстури, включно з напрямком теплового потоку, швидкістю охолодження, повторним нагрівом шарів та орієнтацією зерен, що утворюються. Ключові слова: Inconel 718, селективне лазерне плавлення, мікроструктура, мікротвердість, фазовий склад, текстура, напруження.

Ключові слова

#selective laser melting #Inconel 718 #microstructure #phase composition #texture #stress

Посилання

  1. L.E. Murr et al., “Fabrication of Metal and Alloy Components by Additive Manufacturing: Examples of 3D Materials Science”, J. Mater. Res. Technol., 2012, vol. 1, no 1, pp. 42‒54. https://doi.org/10.1016/S2238-7854(12)70009-1
  2. M. O. Vasylyev, B. M. Mordyuk, and S.M. Voloshko, “Wire-Feeding Based Additive Manufacturing of the Ti–6Al–4V Alloy. Part I. Microstructure”, Progress in Physics of Metals, 2023, vol. 24, no. 1, pp. 5–37. https://doi.org/10.15407/ufm.24.01.005
  3. Y.W. D. Tay, et al., “3D printing trends in building and construction industry: a review”, Virtual Phys. Prototyping, 2017, vol. 12, is. 3, pp. 261‒276. https://doi.org/10.1080/17452759.2017.1326724
  4. M. O. Vasylyev, et al., “Microstructure of Co–Cr Dental Alloys Manufactured by Casting and 3D Selective Laser Melting”, Progress in Physics of Metals, 2022, vol. 23, no. 2, pp. 337–359. https://doi.org/10.15407/ufm.23.03.001
  5. J.F. Barker, “The Initial Years of Alloy 718–A GE Perspective. Superalloy 718: A GE Perspective”, Metall. Appl., 1989, pp. 269–277. DOI: 10.7449/1989/Superalloys_1989_269_277
  6. D.F. Paulonis and J.J. Schirra, “Alloy 718 at Pratt & Whitney-Historical Perspective and Future Challenges”, Superalloys, 2001, no. 718, pp. 13–23. DOI: 10.7449/2001/Superalloys_2001_13_23
  7. S. Sanchez et al., “Powder Bed Fusion of nickel-based superalloys: A review”, Int. J. Mach. Tools Manuf., 2021, vol. 165, 103729 p. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2021.103729
  8. С.В. Аджамський, Г.А. Кононенко, Р.В. Подольський, “Аналіз структури після термічної обробки зразків з жароміцного стопу Inconel 718, виготовлених за SLM-технологією”, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 2021, vol. 43, no.7, pp. 909–924. https://doi.org/10.15407/mfint.43.07.0909
  9. С.В. Аджамський, Г.А. Кононенко, Р.В. Подольський, “Вплив параметрів SLM-процесу на формування області кордонів деталей з жароміцного нікелевого сплаву Inconel 718”, Космічна наука і технологія, 2021, T. 27, № 6, С. 105‒114. https://doi.org/10.15407/knit2021.06.105
  10. R. Jiang et al., “Effect of heat treatment on microstructural evolution and hardness homogeneity in laser powder bed fusion of alloy 718”, Additive Manufacturing, 2020, vol. 35, 101282 p. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101282
  11. J. F. Radavich, “The physical metallurgy of cast and wrought alloy 718”, 1989, Metallurgy and Applications, TMS, Warrendale, pp. 229-240.
  12. X. Zhao et al., “Study on microstructure and mechanical properties of laser rapid forming Inconel 718”, Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 478, is. 1‒2, pp. 119‒124. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.05.079
  13. Y. Wang et al., “Microstructure evolution during dynamic recrystallization of hot deformed superalloy 718”, Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 486, is. 1‒2, pp. 321–332 https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.09.008
  14. Y. Wang et al., “Hot deformation behavior of delta-processed superalloy 718”, Mater. Sci. Eng. A, 2011, vol. 528, is. 7‒8, pp. 3218‒3227. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.01.013
  15. R.G. Thompson, D.E. Mayo, and B. Radhakrishnan, “The relationship between carbon content, microstructure, and intergranular liquation cracking in cast nickel alloy 718”, Metall. Trans. A, 1991, vol. 22, pp. 557–567. https://doi:10.1007/BF02656823
  16. G.A. Rao, et al., “Effect of standard heat treatment on the microstructure and mechanical properties of hot isostatically pressed superalloy Inconel 718”, Mater. Sci. Eng. A, 2003, vol. 355, is. 1–2, pp. 114–125. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00079-0
  17. C.H. Radhakrishna, and K. Prasad Rao, “The formation and control of Laves phase in superalloy 718 welds”, J. Mater. Sci., 1997, vol. 32, pp. 1977–1984. doi:10.1023/A:1018541915113
  18. J.K. Hong, et. al., “Microstructures and mechanical properties of Inconel 718 welds by CO2 laser welding”, J. Mater. Process. Technol., 2008, vol. 201, is. 1‒3, pp. 515–520. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.11.224
  19. M.O. Vasylyev, B.M. Mordyuk, and S.M. Voloshko, “Surface Post-Processing of Inconel 718 Alloy Fabricated by Additive Manufacturing: Selective Laser Melting”, Prog. Phys. Met., 2024, vol. 25, no. 3. pp. 614–642. https://doi.org/10.15407/ufm.25.03.614 .
  20. J. Schröder, et al., “Understanding the impact of texture on the micromechanical anisotropy of laser powder bed fused Inconel 718”, J. Mater. Sci., 2022, vol. 57, pp. 15036–15058. https://doi.org/10.1007/s10853-022-07499-9
  21. U.G. Başcı, et. al., “Microstructural, Mechanical, and Tribological Properties of Selective Laser Melted Inconel 718 Alloy: The Influences of Heat Treatment”, Crystals, 2025, vol. 15, is. 1, 18 p. https://doi.org/10.3390/cryst15010018
  22. С.М. Волошко, та ін., “Модифікування поверхні 3D-друкованого стопу Ti–6Al–4V ультразвуковим ударним обробленням”, Металофіз. новітні технол., 2023, vol. 45, no. 2, pp. 217–237. https://doi.org/10.15407/mfint.45.02.0217
  23. Компанія ТОВ “Адитивні лазерні технології України”. [Online]. Доступно: https://alt-print.com/docs/In718_ds_uk.pdf .
  24. D.A. Lesyk, et al., “Post-processing of the Inconel 718 alloy parts fabricated by selective laser melting: Effects of mechanical surface treatments on surface topography, porosity, hardness and residual stress”, Surf. Coat. Technol., 2020, vol. 381, 125136 p. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125136
  25. V.G. Efremenko, et al., “Laser beam surface modification of additively manufactured Ni-based superalloy: Correlations of microstructure and tribological/corrosion properties”, J. Mater. Res. Technol., 2025, vol. 35, pp. 4390–4411. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.02.063
  26. H. Yang, et al., “The printability, microstructure, crystallographic features and microhardness of selective laser melted Inconel 718 thin wall”, Mater. Des., 2018, vol. 156, pp. 407–418. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.07.007
  27. R. Seede, et al., “Microstructural and Microhardness Evolution from Homogenization and Hot Isostatic Pressing on Selective Laser Melted Inconel 718: Structure, Texture, and Phases”, J. Manuf. Mater. Process., 2018, vol. 2, is. 2, 30 p. https://doi.org/10.3390/jmmp2020030
  28. E. L. Stevens, et al., “Variation of hardness, microstructure, and Laves phase distribution in direct laser deposited alloy 718 cuboids”, Mater. Des., 2017, vol. 119, pp. 188–198. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.01.031 .
  29. W. Shifeng, et al., “Effect of molten pool boundaries on the mechanical properties of selective laser melting parts”, J. Mater. Process. Technol., 2014, vol. 214, is. 11, pp. 2660–2667. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.06.002
  30. N. Zotov, et al., “Change of transformation mechanism during pseudoelastic cycling of NiTi shape memory alloys”, Mater. Sci. Eng. A., 2017, vol. 682, pp. 178–191. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.11.052
  31. H. Gong, et al., “Analysis of defect generation in Ti–6Al–4V parts made using powder bed fusion additive manufacturing processes”, Additive Manufacturing, vol. 1–4, pp. 87–98. https://doi.org/10.1016/j.addma.2014.08.002
  32. J.A. Lami, et al., “Dislocation distribution, crystallographic texture evolution and microstructural anisotropy of Inconel 718 processed by LPBF”, Adv. Eng. Mater., 2023, vol. 5, 100157 p. DOI:10.48550/arXiv.2303.10522
  33. Y. Liang, et al., “Selective anisotropy of mechanical properties in Inconel 718 alloy produced by plastic working”, Materials, 2021, vol. 14, is. 14, 3869 p. https://doi.org/10.3390/ma14143869
  34. A. Hamada, et al., “Strengthening and embrittlement mechanisms in laser-welded additively manufactured Inconel 718 superalloy”, Welding in the World, 2024, vol. 69, pp. 81–98. https://doi.org/10.1007/s40194-024-01897-0
  35. J.-P. Choi, et al., “Densification and microstructural investigation of Inconel 718 parts fabricated by selective laser melting”, Powder Technol., 2017, vol. 310, pp. 60–66. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.01.030
  36. D. Zhang, et al., “Numerical simulation in the absorption behavior of Ti6Al4V powder materials to laser energy during SLM”, J. Mater. Process. Technol., 2019, vol. 268, pp. 25–36. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2019.01.002
  37. L. Velterop, et al., “X-ray Diffraction Analysis of Stacking and Twin Faults in f.c.c. Metals: A Revision and Allowance for Texture and Non-uniform Fault Probabilities”, J. Appl. Crystallogr., 2000, vol. 33, no. 2, pp. 296–306. DOI: 10.1107/S0021889800000133
  38. F. Otto, et al., “Decomposition of the single-phase high-entropy alloy CrMnFeCoNi after prolonged anneals at intermediate temperatures”, Acta Mater., 2016, vol. 112, pp. 40–52. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.04.005
  39. R. Li, et al., “Balling behavior of stainless steel and nickel powder during selective laser melting process”, Int. J. Adv. Manuf. Tech., 2011, vol. 59, pp. 1025–1035. [30] https://doi.org/10.1007/s00170-011-3566-1
  40. E. Cetkin, Y. H. Çelik, and S. Temiz, “Microstructure and mechanical properties of AA7075/AA5182 jointed by FSW”, J. Mater. Process. Technol., 2019, vol. 268, pp. 107–116. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2019.01.005
  41. P. Mercelis, and J.-P. Kruth, “Residual stresses in selective laser sintering and selective laser melting”, Rapid Prototyp. J., 2006, vol. 12, is. 5, pp. 254–265. https://doi.org/10.1108/13552540610707013
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАТИВНОГО ПРОСТОРУ ОЗНАК ТЕХНІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ ФІНАНСОВИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ

Роман Тертичний, Денис Чупрін, Петро Бідюк

Проблематика. Фінансові часові ряди характеризуються нелінійністю, нестаціонарністю та високим рівнем шуму, що суттєво ускладнює їх моделювання та прогнозування.…

#методика формування інформативного простору ознак #технічні індикатори #волатильність Паркінсона #нейронні мережі
10.20535/kpisn.2026.3.359610

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко

Проблематика. Сучасні промислові системи контролю характеризуються високим рівнем інтеграції інформаційних і фізичних процесів та використанням розподілених…

#промислові системи автоматизації #SCADA-системи #цілісність даних #кібербезпека ICS
10.20535/kpisn.2026.3.361520

МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ ЗУМ-АФОКАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ НЕРУХОМИХ ВАРІОЛІНЗ

Ігор Г. Чиж

Проблематика Зум-оптичні системи, в яких використовуються механічно нерухомі електрично керовані варіолінзи, не можуть вважатися такими, що мають нерухомі оптичні…

#зум-афокальні системи #головні точки варіолінз #синтез зум-афокальних систем #стабільна афокальність зум-системи
10.20535/kpisn.2026.3.351645

Схожі статті

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.