Details

В работе рассматривается технология экструзионной 3Д печати биметаллических образцов из сплавов 316L и Inconel 718. Проведены металлографические исследования и сделаны механические испытания, а также произведен анализ данных полученных после ряда испытаний после термической обработки.  Задачи выпускной квалификационной работы: - Разработать составы металлополимерных композиций с порошками 316L и Inconel 718. - Подобрать параметры печати для создания биметаллических образцов. - Исследовать, как термообработка и спекание влияют на свойства полученных изделий. - Оценить механические свойства образцов. - Дать рекомендации по улучшению процесса печати и последующей обработки для достижения высокого качества биметаллических компонентов. В результате исследования, направленного на разработку способов 3D-печати с металлополимерными пастами на основе сплавов 316L и Inconel 718, мы достигли всех целей и решили все поставленные задачи. Были изучены текущее состояние технологий 3D-печати с металлическими пастами, сфокусировавшись на создании биметаллических структур. В экспериментальной были разработаны составы металлополимерных композиций с порошками нержавеющей стали 316L и никелевого сплава Inconel 718, оптимизированы рецептуры с учетом реологических свойств паст и стабильности процесса экструзии, установив лучшие соотношения компонентов для минимизации пористости и достижения однородной структуры печати. Также отработаны параметры печати: температура экструдера, скорость подачи материала и охлаждения, а также взаимодействие слоев при печати биметаллических образцов. Эти параметры подбирались с учетом различий в физических и термических характеристиках материалов. Термические эксперименты, включая стадии выжигания связующего и спекания, помогли установить связи между условиями термообработки и механическими свойствами изделий. Оценка механических характеристик образцов показала, что предложенные составы паст и режимы печати обеспечивают необходимую прочность и стабильность структуры для функциональных металлических компонентов. Также были найдены пути для дальнейшего повышения качества изделий, модифицируя температурные режимы спекания и состав связующего. На основе наших результатов были разработаны рекомендации по 3D-печати с металлополимерными пастами на основе 316L и Inconel 718. Эти рекомендации включают этапы подготовки паст, настройки параметров печати, термообработки и постобработки изделий.

The work considers the technology of extrusion 3D printing of bimetallic samples from 316L and Inconel 718 alloys. Metallographic studies and mechanical tests were carried out, and the data obtained after a series of tests after heat treatment were analyzed. Objectives of the final qualification work: - Develop metal-polymer compositions with 316L and Inconel 718 powders. - Select printing parameters for creating bimetallic samples. - Study how heat treatment and sintering affect the properties of the resulting products. - Evaluate the mechanical properties of the samples. Provide recommendations for improving the printing process and subsequent processing to achieve high quality bimetallic components. As a result of the study aimed at developing 3D printing methods with metal-polymer pastes based on 316L and Inconel 718 alloys, we achieved all the goals and solved all the tasks. The current state of 3D printing technologies with metal pastes was studied, focusing on the creation of bimetallic structures. In the experimental work, metal-polymer composites with 316L stainless steel and Inconel 718 nickel alloy powders were developed, the recipes were optimized taking into account the rheological properties of the pastes and the stability of the extrusion process, establishing the best component ratios to minimize porosity and achieve a homogeneous print structure. The printing parameters were also worked out: extruder temperature, material feed and cooling rates, as well as the interaction of layers when printing bimetallic samples. These parameters were selected taking into account the differences in the physical and thermal characteristics of the materials. Thermal experiments, including the stages of binder burning out and sintering, helped to establish the relationships between the heat treatment conditions and the mechanical properties of the products. Evaluation of the mechanical characteristics of the samples showed that the proposed paste compositions and printing modes provide the necessary strength and stability of the structure for functional metal components. Ways were also found to further improve the quality of the products by modifying the sintering temperature conditions and the binder composition. Based on our results, recommendations for 3D printing with metal-polymer pastes based on 316L and Inconel 718 were developed. These recommendations include the steps of paste preparation, print parameter settings, heat treatment, and post-processing of products.