14.09.2026
Технология локального легирования стали карбидом вольфрама при проволочно-дуговом аддитивном производстве
Коллективом сотрудников ИФПМ СО РАН разработан подход к локальному легированию низкоуглеродистой стали карбидом вольфрама непосредственно в процессе проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM).
В основе технологии — нанесение шликера на основе порошка карбида вольфрама (WC) со связующим на поверхность сформированного слоя перед нанесением следующего. При последующем проходе шликер расплавляется вместе с частью предыдущего слоя, а частицы WC поступают в сварочную ванну и взаимодействуют с металлической матрицей. Такой подход позволяет локально изменять химический состав и структуру материала без применения специализированной системы подачи порошка и без изготовления специальной присадочной проволоки.
Исследования проведены при аддитивном формировании стенок из проволоки ER70S-6 на основе сварочного процесса GMAW. В качестве легирующей добавки использован порошок WC. Установлено, что введение WC изменяет формирование структуры: вместо феррито-перлитной структуры исходного материала в модифицированных областях формируется бейнитная структура с карбидными выделениями. По данным рентгенофазового анализа, значительная часть WC растворяется в сварочной ванне с образованием карбидных фаз Fe₆W₆C и FeW₃C.
В объёме легированных слоёв содержание вольфрама составляло около 2,5–3,5 ат.%, локально достигая 5 ат.%. Микротвёрдость материала увеличилась с 166 ± 10 HV для исходного металла до 280 ± 68 HV после введения WC.
Показано, что избыток WC может приводить к неполному растворению агломератов карбида вольфрама и формированию локальных структурных неоднородностей. Поэтому дальнейшее развитие технологии связано с оптимизацией концентрации порошка, состава шликера и параметров его нанесения.
Предложенный подход позволяет локально управлять составом, структурой и свойствами материала в процессе аддитивного формирования и создаёт возможности для получения изделий с пространственно неоднородными, функционально заданными свойствами.
Авторы: И. В. Власов, Т.А. Крылова, А.И. Гордиенко, В.М. Семенчук, С.Н. Мейснер, В.В. Шмаков, С.П. Буякова.
Результаты работы опубликованы в журнале Progress in Additive Manufacturing (2026). DOI: 10.1007/s40964-026-01937-9.
Исследования выполнены с использованием оборудования ЦКП «Нанотех» ИФПМ СО РАН.
В основе технологии — нанесение шликера на основе порошка карбида вольфрама (WC) со связующим на поверхность сформированного слоя перед нанесением следующего. При последующем проходе шликер расплавляется вместе с частью предыдущего слоя, а частицы WC поступают в сварочную ванну и взаимодействуют с металлической матрицей. Такой подход позволяет локально изменять химический состав и структуру материала без применения специализированной системы подачи порошка и без изготовления специальной присадочной проволоки.
Исследования проведены при аддитивном формировании стенок из проволоки ER70S-6 на основе сварочного процесса GMAW. В качестве легирующей добавки использован порошок WC. Установлено, что введение WC изменяет формирование структуры: вместо феррито-перлитной структуры исходного материала в модифицированных областях формируется бейнитная структура с карбидными выделениями. По данным рентгенофазового анализа, значительная часть WC растворяется в сварочной ванне с образованием карбидных фаз Fe₆W₆C и FeW₃C.
В объёме легированных слоёв содержание вольфрама составляло около 2,5–3,5 ат.%, локально достигая 5 ат.%. Микротвёрдость материала увеличилась с 166 ± 10 HV для исходного металла до 280 ± 68 HV после введения WC.
Показано, что избыток WC может приводить к неполному растворению агломератов карбида вольфрама и формированию локальных структурных неоднородностей. Поэтому дальнейшее развитие технологии связано с оптимизацией концентрации порошка, состава шликера и параметров его нанесения.
Предложенный подход позволяет локально управлять составом, структурой и свойствами материала в процессе аддитивного формирования и создаёт возможности для получения изделий с пространственно неоднородными, функционально заданными свойствами.
Авторы: И. В. Власов, Т.А. Крылова, А.И. Гордиенко, В.М. Семенчук, С.Н. Мейснер, В.В. Шмаков, С.П. Буякова.
Результаты работы опубликованы в журнале Progress in Additive Manufacturing (2026). DOI: 10.1007/s40964-026-01937-9.
Исследования выполнены с использованием оборудования ЦКП «Нанотех» ИФПМ СО РАН.