Влияние термической обработки на фазо- и структурообразование и магнитные свойства магнитомягкого сплава 80НХС, изготовленного аддитивной технологией

Методами световой и электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализов исследована эволюция структуры и фазового состава магнитомягкого сплава 80НХС, изготовленного селективным лазерным сплавлением и отожженного при различных температурах. Установлено, что ослабление структурной анизотропии и рост среднего размера зерна происходит только при температурах 1250°С, что связано с ранее образовавшимися при аддитивном сплавлении оксидами Al, Ti, Si, Mn, Cr и силицидом никеля. Данные фазы обладают высокой термической стабильностью и сдерживают рост зерна, ограничивая магнитную проницаемость сплава. Для достижения необходимого уровня магнитных свойств магнитомягкий сплав 80НХС, изготовленный аддитивным методом, должен подвергаться отжигу при более высоких температурах, чем это указано в ГОСТ 10160–75.

1. Касаткин Г. С., Федотов В. В . Исследование свойств магнитных материалов. – М.: ММИТ, 2008.

2. ГОСТ 10160–75 . Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – 49 с.

3. Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы. Учебник. Изд. 3-е. – М.: Высшая. школа, 1986. – 352 с.

4. Périgo E. A., Jacimovic J., García Ferré F., Scherf L. M. Additive Manufacturing of Magnetic Materials // Additive Manufacturing. – 2019. – V. 30. – P. 100870. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.100870

5. Additive manufacturing of soft magnetic materials and components / D. Goll et al. // Additive Manufacturing. – 2019. – V. 27. – P. 428–429. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.02.021

6. Laser Additive Manufacturing of Magnetic Materials. JOM: the journal of the Minerals / C. Mikler et al. // Metals & Materials Society. – 2017. – V. 3. – P. 532–543. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2257-2

7. Tuning the phase stability and magnetic properties of laser additively processed Fe–30%Ni soft magnetic alloys / C. Mikler et al. // Materials Letters. – 2017. – V. 199. – P. 88–92. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.04.054

8. Relationship between laser energy input, microstructures and magnetic properties of selective laser melted Fe–6.9%wt Si soft magnets / M. Garibaldi et al. // Materials Characterization. – 2018. – V. 143. – P. 144–151. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.01.016

9. Shishkovsky I. V. Peculiarities of selective laser melting process for permalloy powder // Materials Letters. – 2006. –V. 171. – P. 208–211. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.02.099

10. Zhang B., Fenineche N. E., Liao H., Coddet C . Magnetic properties of in-situ synthesized FeNi3 by selective laser melting Fe–80%Ni powders // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2013. – V. 336. – P. 49–54. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2013.02.014

11. Zhang B., Fenineche N. E., Liao H., Coddet C. Microstructure and Magnetic Properties of Fe–Ni Alloy Fabricated by Selective Laser Melting Fe/Ni Mixed Powders // JMST. – 2013. – V. 29, Is. 8. – P. 757–760. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.05.001

12. Magnetic properties of Fe–Ni permalloy produced by selective laser / A.K. Mazeeva et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2020. – V. 814. – P. 152315. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152315

13. Composite Structure as a Strengthening Factor of Stainless Austenitic Chromium–Nickel Additive Steel / M. V. Staritsyn, P. A. Kuznetsov, S. N. Petrov et al. //Phys. Metals Metallogr. – 2020. – N 121. – P. 337–343. https://doi.org/10.1134/S0031918X20040146.

14. Saedi K., Lofaj F., Kevetkova L., Shen Z. Austenitic stainless steel strengthened by the in-situ formation of oxide nano inclusions // RSC Adv. – 2015. – N 5. – P. 20747–20750.

15. Флемингс М.К. Процессы затвердевания /Пер. с англ. / Под ред. А. А. Жукова и Б. В. Рабиновича. – М.: Мир, 1977.

16. Sames W. J., List F. A., Pannala S., Dehoff R. R., Babu S. S. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing // Int Mater Rev. – 2016. – N 61. – P. 315–360. https://doi.org/10.1080/09506608.2015.1116649,

17. Song В., Dong S., Liu Q., Liao H., Coddet C. Vacuum heat treatment of iron parts produced by selective laser melting: Microstructure, residual stress and tensile behavior // Mater Des. – 2014. – N 54. – P. 727–733. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.08.085

18. Kanagarajah P., Brenne F., Niendorf T., Maier H. J. Inconel 939 processed by selective laser melting: Effect of microstructure and temperature on the mechanical properties under static and cyclic loading // Mater. Sci. Eng. A. – 2013. – N 588. – P. 188–195. https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.09.025

19. Hengsbach F., Koppa P., Duschik K., Holzweissig M. J., Burns M., Nellesen J . , Tillmann W., Tröster T., Hoyer K.-P., Schaper M. Duplex stainless steel fabricated by selective laser melting. Microstructural and mechanical properties // Mater Des. – 2017. – N 133. – P. 136–142. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.07.046

20. Suzuki H. Weldability of Modern Structural Steels in Japan // Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. – 1983. – N 23. – P. 189–204. https://doi.org/10.2355/isijinternational1966.23.189

21. Liu F., Lin X., Yang G., Song M.,Chen J., Huang W. Microstructure and residual stress of laser rapid formed Inconel 718 nickel-base superalloy // Opt Laser Technol. – 2011. – N 43. – P. 208–213. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2010.06.015

22. Bertsch K. M., De Bellefon G. M., Kuehl B., Thoma D. J . Origin of dislocation structures in an additively manufactured austenitic stainless steel 316L // Acta Materialia. – 2020. – N 199. – P. 19–33. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.07.063

23. Deng P., Yin H., Song M., Li D., ZhengYu., Prorok B. C., Lou X. On the Thermal Stability of Dislocation Cellular Structures in Additively Manufactured Austenitic Stainless Steels // Roles of Heavy Element Segregation and Stacking Fault Energy. Jom. – 2020. – N 72. – P. 4232–4243. https://doi.org/10.1007/s11837-020-04427-7

24. Жуков А. С., Маннинен С. А., Тит М. А., Князюк Т. В., Кузнецов П. А. Исследование структуры и магнитных свойств аддитивного магнитомягкого сплава 80НХС // Физика металлов и металловедение. – 2023. – № 4. – С. 353–359.