THE STUDY OF POROSITY OF SINTERED SAMPLES OF COBALT-CHROMIUM ELECTROEROSION POWDERS

One of the main requirements for powders for additive 3D technologies is the spherical shape of particles. Such particles are most densely fit into a certain space and provide the ‘fluidity’ of powder compositions in the systems of material supply with minimal resistance. In addition, the powder should contain a minimum amount of dissolved gas. The microstructure of the powder should be homogeneous and finely dispersed (with a uniform distribution of phase constituents). Based on the peculiarities of the methods of producing spherical powders in order to obtain spherical granules of regulated granularity, the electroerosion dispersion (EED) technology, which is characterized by relatively low energy costs and environmentally sound process, is proposed. The main advantage of the proposed technology is the use of waste materials as raw stuff which are much cheaper than the pure constituents used in traditional technology. In addition, this technology allows varying the granulometric composition of the resulting powder by changing electrical parameters. The objective of this work is to study the porosity of sintered samples of cobalt-chromium powders obtained for additive technologies by means of electroerosion dispersion. To implement the proposed research, wastes of the cobalt-chromium alloy of KHMS "CELLIT" grade were chosen. Distilled water and isobutyl alcohol were used as the working fluid. Electrical discharge machine to disperse conductive materials was used to produce cobalt-chromium powders. The powders are consolidated by the method of spark plasma sintering using the spark plasma sintering system SPS 25-10 (Thermal Technology, USA). The initial material was put in a graphite matrix placed under a press in a vacuum chamber. Electrodes integrated into the mechanical part of the press feed electric current to the matrix and create spark discharges between the sintered particles of the material, providing intensive interaction. The porosity was determined using Olympus GX51 optical inverted microscope with a software for quantitative image analysis. Prepared samples had no traces of structural components grinding, polishing or dying. The microsection metalographic specimen was made by the cross section (fracture) of the whole product. Based on the results of the conducted experiment aimed at studying the porosity of sintered samples from cobalt-chromium powders obtained for additive technologies by electroerosion dispersion in isobutyl alcohol, it was found that the porosity ranges from 3.19 to 6.15 %.

кобальтохромовый сплав, электроэрозионное диспергирование, порошок, искровое плазменное спекание, пористость, аддитивные технологии, cobalt-chromium alloy, electroerosion dispersion, powder, spark plasma sintering, porosity, additive technologies

1. Karlsson J., Snis A., Engqvist H., Lausmaa J. Characterization and comparison of materials produced by Electron Beam Melting (EBM) of two different Ti-6Al-4V powder fractions. Journal of Materials Processing Technology, 2013, vol. 213 (12), pp. 2109-2118.

2. Safdar A., He H.Z., Wei L.Y., Snis A. et al. Effect of process parameters settings and thickness on surface roughness of EBM produced Ti-6Al-4V. Rapid Prototyping Journal, 2012, vol. 18 (5), pp.401-408.

3. Loeber L., Biamino S., Ackelid U. et al. Comparison of Selective Laser and Electron Beam Melted Titanium Aluminides. Conference paper of 22nd International symposium “Solid freeform fabrication proceedings”, University of Texas, Austin, 2011, pp. 547-556.

4. Gu D.D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser additive manufacturing of metallic components: materials, processes and mechanisms. International Materials Reviews, 2012, vol. 57 (3), pp. 133-164.

5. Wang Z., Guana K., Gaoa M. The microstructure and mechanical properties of deposited-IN718 by selective laser melting. Journal of Alloys and Compounds, 2012, vol. 513, pp. 518-523.

6. Петpидис А.В., Толкушев А.А., Агеев Е.В. Состав и свойства поpошков, полученных из отходов твеpдых сплавов методом электpоэpозионного диспеpги-pования (ЭЭД) // Технология металлов. 2005. № 6. С. 13-17.

7. Разработка и исследование твердосплавных изделий из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Р.А. Латыпов, Г.Р. Латыпова, Е.В. Агеев, А.А. Давыдов // Международный научный журнал. 2013. № 2. С. 107-112.

8. Агеев Е.В., Агеева Е.В. Исследование химического состава порошков, полученных из отходов твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования. Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. в 2 ч. / отв. ред.: Е.И. Яцун. Курск, 2006. С. 146-150.

9. Агеев Е.В., Семенихин Б.А., Латыпов Р.А., Бобрышев Р.В. Разработка установки для получения порошков из токопроводящих материалов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 5-2. С. 234-237.

10. Исследование производительности процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е.В. Агеев, Б.А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов, Н.А. Пивовар // Известия Юго-Западного государственного университета. 2010. № 4 (33). С. 76-82.

11. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е.В. Агеев, Г.Р. Латыпова, А.А. Давыдов, Е.В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5-2 (44). С. 99-102.

12. Использование твердосплавных электроэрозионных порошков для получения износостойких покрытий при восстановлении и упрочнении деталей машин и инструмента / Е.В. Агеев, А.А. Давыдов, Е.В. Агеева, А.С. Бондарев, Е.П. Новиков // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 1. С. 32-38.

13. Рентгеноспектральный микроанализ частиц порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е.В. Агеев, В.Н. Гадалов, Б.А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А Латыпов. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 2. С. 13-16.

14. Новиков Е.П., Агеев Е.В., Сытченко А.Д. К вопросу о переработке алюминиевых отходов электроэрозионным диспергированием // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 169-172.

15. Патент 2449859, Российская Федерация, C2, B22F9/14. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е.В.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный государственный университет. № 2010104316/02; заяв. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012. 4 с.

16. Салтыков С.А. Стереоскопическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 271 с.