ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ И ПОСТОБРАБОТОК НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА КОЛЬЦЕВЫХ МАГНИТОПРОВОДОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПОРОШКА ЖЕЛЕЗА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена изучению магнитных гистерезисных свойств кольцевых магнитопроводов, изготовленных методом селективного лазерного сплавления (СЛС) из порошка железа. Проведено исследование зависимости магнитных свойств полученных образцов от параметров аддитивного производства (скорость и направление движения лазерного пучка), а также от проведения последующей термической обработки. Установлено, что снижение скорости движения пятна лазерного пучка по поверхности построения, выбор направления движения пятна лазерного пучка вдоль оси, перпендикулярной ракелю, а также проведение термической обработки ведет к росту магнитной индукции и магнитной проницаемости и снижению мощности удельных магнитных потерь. Это обусловлено тем, что в процессе отжига происходит снятие внутренних механических напряжений, градиент которых затрудняет движение доменных границ при перемагничивании. Проведено сравнение магнитных свойств напечатанных образцов и образцов, изготовленными прессованием из того же порошка. Показано, что прессованные образцы уступают образцам, изготовленных методом СЛС, по значениям магнитной индукции и проницаемости.

Об авторах

Лилия Газинуровна Шаймарданова

Институт естественных наук и математики УрФУ

Автор, ответственный за переписку.
Email: Lilia.Shaimardanova@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Елена Александровна Степанова

Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: elena.stepanova@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Виктория Евгеньевна Мальцева

Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: viktoria.maltseva@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Сергей Витальевич Андреев

Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: sergey.andreev@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Надежда Владимировна Селезнева

Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: N.V.Selezneva@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Аркадий Николаевич Шалагинов

Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: arkady.shalaginov@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Виктория Руслановна Сейсембаева

Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: v.r.seysembaeva@urfu.me
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия

Алексей Сергеевич Волегов

Институт естественных наук и математики УрФУ;
Институт физики металлов УрО РАН

Email: alexey.volegov@urfu.ru
Россия, ул. Куйбышева, 48, Екатеринбург, 620026 Россия; ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия

Список литературы

  1. ГОСТ Р 57558–2017. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения: национальный стандарт Российской Федерации. М.: Стандартинформ, 2020. 16 с.
  2. Lee J., An J., Chua C. Fundamentals and applications of 3D printing for novel materials // Appl. Mater. Today. 2017. V. 7. P. 120–133.
  3. Mahmood A., Akram T., Chen H., Chen S. On the Evolution of Additive Manufacturing (3D/4D Printing) // Technologies: Materials, Applications, and Challenges Polymers. 2022. V. 14. P. 1–31.
  4. Асаева А.А., Шарипов И.И. Современное аддитивное производство // Тенденции развития науки и образования. 2024. № 14. С. 116–118.
  5. Дубинина М.Г. Аддитивное производство в России и за рубежом // Анализ и моделирование экономических и социальных процессов – МКО. 2023. С. 96–103.
  6. Фомин В.М., Голышев А.А., Маликов А.Г., Оришич А.М., Филиппов А. А. Создание функционально-градиентного материала методом аддитивного лазерного сплавления // Прикладная механика и техническая физика. 2020. № 5. С. 224–234.
  7. Attaran M. The rise of 3-D printing: The advantages of additive manufacturing over traditional manufacturing // Business Horizons. 2017. V. 60. P. 677–688.
  8. Goll D., Vogelgsang D., Pflanz U., Hohs D., Grubesa T., Schurr J., Bernthaler T., Kolb D., Riegel H., Schneider G. Refining the Microstructure of Fe-Nd-B by Selective Laser Melting // Physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters. 2018. V. 13. P. 180–190.
  9. Zhukov A.S., Barakhtin B.K., Bobyr V.V., Kuznetsov P.A., Shakirov I.V. The experience of magnets manufacturing from metal powder using a laser // J. Phys.: Conference Series. 2021. V. 1791. P. 1–6.
  10. Volegov A.S., Andreev S.V., Selezneva N.V., Ryzhikhin I.A., Kudrevatykh N.V., Mädler L., Okulov I.V. Additive manufacturing of heavy rare earth free high-coercivity permanent magnets // Acta Mater. 2020. V. 188. P. 733–739.
  11. Bremen S., Meiners W., Diatlov A. Selective Laser Melting // Laser Technik Journal. 2012. V. 9. P. 33–38.
  12. Hu M.J., Ji L.K., Ma Q.R., Chi Q. Research on Laser Additive Manufacturing Technology and Current Situation // Pet. Pipe Instrum. 2019. V. 5. P. 1–6.
  13. Li H.Q. Laser Additive Manufacturing Technology and Its Application // Sci. Educ. Guide Mid. Term. 2019. V. 35. P. 47–48.
  14. Tiismus H., Kallaste A., Vaimann T., Lind L., Virro I., Rassõlkin A., Dedova T. Laser Additively Manufactured Magnetic Core Design and Process for Electrical Machine Applications // Energies. 2022. V. 15. P. 1–26.
  15. Do D.K., Li P. The effect of laser energy input on the microstructure, physical and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloys by selective laser melting // Virtual Phys. Prototyp. 2016. V. 11. P. 41–47.
  16. Zhang B., Fenineche N.-E., Zhu L., Liao H., Coddet C. Studies of magnetic properties of permalloy (Fe–30%Ni) prepared by SLM technology // JMMM. 2012. V. 324. P. 495–500.
  17. Haines M.P., List F., Carver K., Leonard D.N., Plotkowski A., Fancher C.M., Dehoff R.R., Babu S.S. Role of Scan Strategies and Heat Treatment on Grain Structure Evolution in Fe-Si Soft Magnetic Alloys Made by Laser-Powder Bed Fusion // Additive. Manufacturing. 2022. V. 50. P. 102578–102597.
  18. Geiger F., Kunze K., Etter T. Tailoring the texture of IN738LC processed by selective laser melting (SLM) by specific scanning strategies // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 661. P. 240–246.
  19. Adamczyk J.M., Birchall S.E., Rothermel E.T., Whetten S.R., Barrick E.J., Pearce C.J., Delaney R.E., Pegues J.W., Johnson K.L., Susan D.F., Monson T.C., Kustas A.B. Characterization of Fe-6Si Soft Magnetic Alloy Produced by Laser-Directed Energy Deposition Additive Manufacturing // JOM. 2024. V. 76. P. 863–874.
  20. Thijs L., Verhaeghe F., Craeghs T., Van Humbeeck J., Kruth J.P. A study of the microstructural evolution during selective laser melting of Ti–6Al–4V // Acta Mater. 2010. V. 25. P. 3303–3312.
  21. Gao B., Zhao H., Peng L., Sun Z. A Review of Research Progress in Selective Laser Melting (SLM) // Micromachines. 2023. V. 14. P. 1–17.
  22. Yadroitsava I., Grewar S., Hattingh D., Yadroitsev I. Residual stress in SLM Ti6Al4V alloy specimens // Mater. Sci. Forum. 2015. V. 828. P. 305–310.
  23. Zyl I., Yadroitsava I., Yadroitsev I. Residual stress in Ti6Al4V objects produced by direct metal laser sintering // South African J. Industrial Eng. 2016. V. 27. P. 134–141.
  24. Жуков А.С., Маннинен С.А., Тит М.А., Олисов А.В., Князюк Т.В., Кузнецов П.А. Исследование структуры и магнитных свойств аддитивного магнитомягкого сплава 80нхс // ФММ. 2023. № 4. С. 353–359.
  25. Riipinen T., Pippuri-Mäkeläinen J., Que Z., Metsä-Kortelainen S., Antikainen A., Lindroos T. The effect of heat treatment on structure and magnetic properties of additively manufactured Fe-Co-V alloys // Materials Today Commun. 2023. V. 36. P. 106437–106446.
  26. Goll D., Schuller D., Martinek G., Kunert T., Schurr J., Sinz C., Schubert T., Bernthaler T., Riegel H., Schneider G. Additive manufacturing of soft magnetic materials and components // Additive Manufacturing. 2019. V. 27. P. 428–439.
  27. Simchi A., Pohl H. Effects of laser sintering processing parameters on the microstructure and densification of iron powder // Mater. Eng. 2003. V. 359. P. 119–128.
  28. Letenneur M., Brailovski, Kreitcberg A., Paserin V., Bailon-Poujol I. Laser Powder Bed Fusion of Water-Atomized Iron-Based Powders: Process Optimization // J. Manuf. Mater. Process. 2017. V. 1. P. 1–17.
  29. ГОСТ Р 59 184−2020 Аддитивные технологии. Оборудование для селективного лазерного сплавления. Общие требования. Москва: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2020. 18 с.
  30. ГОСТ 12119.4–98 Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств. Метод измерения удельных магнитных потерь и действующего значения напряженности магнитного поля. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999. 11 с.
  31. ГОСТ 12119.5–98 Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств. Метод измерения амплитуд магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1999. 12 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать