Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе выполнения первого этапа проекта в соответствии с утверждённым планом были проведены комплексные экспериментальные исследования, направленные на разработку научных основ селективного лазерного плавления никелида (СЛП) титана с управляемыми функциональными свойствами. Проведён всесторонний анализ порошка NiTi: определены гранулометрический (D50 = 27.8 мкм, нормальное распределение), химический составы (55.9 мас.% Ni, 0.03 % O₂), сферичность, текучесть, гомогенность химического состава. Проведены предварительные эксперименты на единичных лазерных дорожках для последующего изготовления тонкостенных образцов. В эксперименте по единичным дорожкам (сингл-трекам) параметры варьировались в широком диапазоне (мощность лазера 50–150 Вт, скорость сканирования 100–1100 мм/с) и было определено оптимальное «окно» режимов для получения непрерывных и однородных треков. Отработана методика изготовления тонкостенных образцов со стратегией сканирования в единичный лазерный проход за один слой без вариации направления вектора. Образцы были успешно синтезированы и подготовлены для механических испытаний путем вырезания из стенки плоской лопатки для растяжения с помощью электроэрозионной обработки. Комплексный анализ с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и рентгенофазового анализа подтвердил наличие в образцах при комнатной температуре двухфазного состояния (аустенит B2 и мартенсит B19') с сохранением одностадийного мартенситного превращения. Установлены количественные зависимости характеристических температур фазовых превращений (Mₛ, Mₚ, Mf, Aₛ, Aₚ, Af) от параметров СЛП. Показано, что увеличение мощности лазера при постоянной скорости приводит к росту температур превращения, а увеличение скорости при постоянной мощности — к их снижению, что косвенно свидетельствует о влиянии испарения никеля на химический состав и функциональный отклик сплава. Уточнение механизма изменения температуры мартенситного фазового перехода будет сделано на втором этапе проекта с помощью моделирования бикомпонентного испарения в ванне расплава. Дополнительно было проведено экспериментальное измерение поверхностного натяжения расплава никелида титана, которое необходимо для моделирования ванны расплава в процессе СЛП. Значение поверхностного натяжения жидкого NiTi было измерено методом висящей капли и составило 1530 ± 39 мН/м при температуре 1603 K. Проведённое на основе этого значения численное моделирование показало, что морфология ванны расплава и температурные поля слабо зависят от абсолютной величины поверхностного натяжения, однако его рост приводит к увеличению длины расплавленной зоны и интенсивности конвекционных потоков. Результаты исследований опубликованы в двух статьях в международных рецензируемых журналах. В рамках первого этапа проекта выполнены все запланированные задачи. Разработана и апробирована методика СЛП-печати тонкостенных образцов из NiTi, определено оптимальное технологическое окно, установлены корреляции между параметрами процесса, фазовым составом и температурами мартенситного превращения. Полученные фундаментальные данные, в частности, измеренное значение поверхностного натяжения, будут использованы для построения численных моделей процесса с учетом бикомпонентного испарения.