Elena Babakova - Academia.edu (original) (raw)

Papers by Elena Babakova

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016

Various process variables influence on the quality of the end product when SLM (Selective Laser M... more Various process variables influence on the quality of the end product when SLM (Selective Laser Melting) synthesizing items of powder materials. The authors of the paper suggest using the model of distributing the temperature fields when forming single tracks and layers of copper powder PMS-1. Relying on the results of modeling it is proposed to reduce melting of powder particles out of the scanning area.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016

The phase composition and microstructure of Ti-Nb alloy produced from composite titanium and niob... more The phase composition and microstructure of Ti-Nb alloy produced from composite titanium and niobium powder by selective laser melting (SLM) was studied. Produced monolayered Ti-Nb alloy enhanced the formation of fine-grained and medium-grained zones with homogeneous element composition of 36-38% Nb mass interval. Alloy phase composition responded to -alloy substrate phase (grain size was 5-7 µm) and non-equilibrium martensite phase (grain size was 0.1-0.7 µm). -phase grains were found along -phase grain boundaries and inside grains, including decreased niobium content. Alloy microhardness varied within 4200-5500 MPa.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016

Alloys based on the titanium-niobium system are widely used in implant production. It is conditio... more Alloys based on the titanium-niobium system are widely used in implant production. It is conditional, first of all, on the low modulus of elasticity and bio-inert properties of an alloy. These alloys are especially important for tooth replacement and orthopedic surgery. At present alloys based on the titanium-niobium system are produced mainly using conventional metallurgical methods. The further subtractive manufacturing an end product results in a lot of wastes, increasing, therefore, its cost. The alternative of these processes is additive manufacturing. Selective laser melting is a technology, which makes it possible to synthesize products of metal powders and their blends. The point of this technology is laser melting a layer of a powdered material; then a sintered layer is coated with the next layer of powder etc. Complex products and working prototypes are made on the base of this technology. The authors of this paper address to the issue of applying selective laser melting in order to synthesize a binary alloy of a composite powder based on the titanium-niobium system. A set of 10х10 mm samples is made in various process conditions. The samples are made by an experimental selective laser synthesis machine «VARISKAF-100МВ». The machine provides adjustment of the following process variables: laser emission power, scanning rate and pitch, temperature of powder pre-heating, thickness of the layer to be sprinkled, and diameter of laser spot focusing. All samples are made in the preliminary vacuumized shielding atmosphere of argon. The porosity and thickness of the sintered layer related to the laser emission power are shown at various scanning rates. It is revealed that scanning rate and laser emission power are adjustable process variables, having the greatest effect on forming the sintered layer.

Applied Mechanics and Materials, 2015

At present the development of methods of layer-by-layer and line-by-line synthesis of finished pr... more At present the development of methods of layer-by-layer and line-by-line synthesis of finished prototypes and functional products made of powder materials furthers introduction of these technologies into different areas of human activities from light to heavy industry and medicine. The research has been carried out to describe how gamma radiation of the Co60 radioactive isotope and the mechanical activation makes an impact on the copper powder, as well as the nature of sintering by the layer-by-layer laser synthesis. The changes of the structure and properties of the powder, which generally affects the layer-by-layer laser process of products sintering, have been detected.

PNIPU Bulletin. The mechanical engineering, materials science, 2016

Сплав системы титанниобий широко используется при производстве имплантатов. В первую очередь это ... more Сплав системы титанниобий широко используется при производстве имплантатов. В первую очередь это связано с низким модулем упругости и биоинертными свойствами сплава. Наибольшее распространение данные сплавы получили в зубном протезировании и ортопедии. На сегодняшний день сплав системы титанниобий в основном получают традиционными методами металлургии. При дальнейшем субтрактивном получении готового изделия образуется большое количество отходов. В связи с этим увеличивается стоимость конечного изделия. Противоположностью данным технологиям является аддитивное производство. Селективное лазерное сплавление (Selective Laser Melting)технология, позволяющая печатать детали из порошков металлов и их смесей. Ее суть заключается в том, что слой материала в порошковой форме сплавляется лазером, затем поверх сплавленного слоя наносится следующий слой порошка и т.д. Технология используется для создания сложных изделий и рабочих прототипов. В данной работе рассмотрена возможность применения метода селективного лазерного сплавления для получения бинарного сплава из композитного порошка системы титанниобий. Получена панель образцов размером 10 × 10 мм при различных технологических параметрах. Образцы изготавливались на экспериментальной установке послойного лазерного синтеза «ВАРИСКАФ-100МВ». Данная установка позволяет управлять следующими технологическими параметрами: мощность лазерного излучения, скорость и шаг сканирования, температура подогрева порошка, толщина насыпаемого слоя, диаметр фокусировки пятна лазера. Все образцы получены в защитной среде аргона после предварительного вакуумирования. Построены зависимости изменения пористости и толщины сплавленного слоя от мощности лазерного излучения при разных скоростях сканирования. Установлено, что из всех контролируемых технологических параметров наибольшее влияние на формирование сплавленного слоя оказывает скорость сканирования и мощность лазерного излучения. Ключевые слова: селективное лазерное сплавление, технологические параметры, металлические порошки, титан, ниобий, композитный порошок, скорость сканирования, стратегия сканирования, мощность лазерного излучения, сплавленный слой, пористость.

PNIPU Bulletin. The mechanical engineering, materials science, 2016

Рассмотрены особенности структуры и фазового состава сплава Ti-40 мас. % Nb, полученного в процес... more Рассмотрены особенности структуры и фазового состава сплава Ti-40 мас. % Nb, полученного в процессе селективного лазерного сплавления. Сплав такого состава имеет наименьший модуль упругости среди сплавов системы Ti-Nb и применяется в качестве материала для медицинских имплантатов. Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа изучено строение образцов, состоящих из одного и восьми слоев, полученных при одинаковых режимах селективного лазерного сплавления. Показано, что сплав состоит из двух фаз: равновесной β-Ti-Nb и неравновесной α''-фазы. Наличие α''-фазы обусловлено неравновесными условиями охлаждения и кристаллизации материала. Строение многослойного образца повторяет строение монослоя. Монослой, в свою очередь, имеет градиентное строение. По высоте монослоя меняется размер зерна и пористость. Изменение размера зерна в монослое составляет 1-35 мкм. Размер зерна плавно возрастает от нижней границы зоны сплавления к верхней. В нижней зоне сплавления образуются газовые поры округлой формы с размерами 1-10 мкм. Поры располагаются на границах зерен. В верхней зоне сплавления пор наблюдается меньше. Градиентное строение монослоя определяется условиями теплоотвода. Чем дальше от поверхности контакта луча с порошком, тем крупнее зерно и меньше пористость. В многослойном образце транслируется структура монослоя. При проведении процесса селективного лазерного сплавления рекомендуется создавать такие условия охлаждения и кристаллизации расплавившегося материала, при которых весь объем слоя, а значит, и всего изделия, будет иметь структуру, подобную верхней зоне монослоя с достаточно мелким зерном и незначительной пористостью.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016

Various process variables influence on the quality of the end product when SLM (Selective Laser M... more Various process variables influence on the quality of the end product when SLM (Selective Laser Melting) synthesizing items of powder materials. The authors of the paper suggest using the model of distributing the temperature fields when forming single tracks and layers of copper powder PMS-1. Relying on the results of modeling it is proposed to reduce melting of powder particles out of the scanning area.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016

The phase composition and microstructure of Ti-Nb alloy produced from composite titanium and niob... more The phase composition and microstructure of Ti-Nb alloy produced from composite titanium and niobium powder by selective laser melting (SLM) was studied. Produced monolayered Ti-Nb alloy enhanced the formation of fine-grained and medium-grained zones with homogeneous element composition of 36-38% Nb mass interval. Alloy phase composition responded to -alloy substrate phase (grain size was 5-7 µm) and non-equilibrium martensite phase (grain size was 0.1-0.7 µm). -phase grains were found along -phase grain boundaries and inside grains, including decreased niobium content. Alloy microhardness varied within 4200-5500 MPa.

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016

Alloys based on the titanium-niobium system are widely used in implant production. It is conditio... more Alloys based on the titanium-niobium system are widely used in implant production. It is conditional, first of all, on the low modulus of elasticity and bio-inert properties of an alloy. These alloys are especially important for tooth replacement and orthopedic surgery. At present alloys based on the titanium-niobium system are produced mainly using conventional metallurgical methods. The further subtractive manufacturing an end product results in a lot of wastes, increasing, therefore, its cost. The alternative of these processes is additive manufacturing. Selective laser melting is a technology, which makes it possible to synthesize products of metal powders and their blends. The point of this technology is laser melting a layer of a powdered material; then a sintered layer is coated with the next layer of powder etc. Complex products and working prototypes are made on the base of this technology. The authors of this paper address to the issue of applying selective laser melting in order to synthesize a binary alloy of a composite powder based on the titanium-niobium system. A set of 10х10 mm samples is made in various process conditions. The samples are made by an experimental selective laser synthesis machine «VARISKAF-100МВ». The machine provides adjustment of the following process variables: laser emission power, scanning rate and pitch, temperature of powder pre-heating, thickness of the layer to be sprinkled, and diameter of laser spot focusing. All samples are made in the preliminary vacuumized shielding atmosphere of argon. The porosity and thickness of the sintered layer related to the laser emission power are shown at various scanning rates. It is revealed that scanning rate and laser emission power are adjustable process variables, having the greatest effect on forming the sintered layer.

Applied Mechanics and Materials, 2015

At present the development of methods of layer-by-layer and line-by-line synthesis of finished pr... more At present the development of methods of layer-by-layer and line-by-line synthesis of finished prototypes and functional products made of powder materials furthers introduction of these technologies into different areas of human activities from light to heavy industry and medicine. The research has been carried out to describe how gamma radiation of the Co60 radioactive isotope and the mechanical activation makes an impact on the copper powder, as well as the nature of sintering by the layer-by-layer laser synthesis. The changes of the structure and properties of the powder, which generally affects the layer-by-layer laser process of products sintering, have been detected.

PNIPU Bulletin. The mechanical engineering, materials science, 2016

Сплав системы титанниобий широко используется при производстве имплантатов. В первую очередь это ... more Сплав системы титанниобий широко используется при производстве имплантатов. В первую очередь это связано с низким модулем упругости и биоинертными свойствами сплава. Наибольшее распространение данные сплавы получили в зубном протезировании и ортопедии. На сегодняшний день сплав системы титанниобий в основном получают традиционными методами металлургии. При дальнейшем субтрактивном получении готового изделия образуется большое количество отходов. В связи с этим увеличивается стоимость конечного изделия. Противоположностью данным технологиям является аддитивное производство. Селективное лазерное сплавление (Selective Laser Melting)технология, позволяющая печатать детали из порошков металлов и их смесей. Ее суть заключается в том, что слой материала в порошковой форме сплавляется лазером, затем поверх сплавленного слоя наносится следующий слой порошка и т.д. Технология используется для создания сложных изделий и рабочих прототипов. В данной работе рассмотрена возможность применения метода селективного лазерного сплавления для получения бинарного сплава из композитного порошка системы титанниобий. Получена панель образцов размером 10 × 10 мм при различных технологических параметрах. Образцы изготавливались на экспериментальной установке послойного лазерного синтеза «ВАРИСКАФ-100МВ». Данная установка позволяет управлять следующими технологическими параметрами: мощность лазерного излучения, скорость и шаг сканирования, температура подогрева порошка, толщина насыпаемого слоя, диаметр фокусировки пятна лазера. Все образцы получены в защитной среде аргона после предварительного вакуумирования. Построены зависимости изменения пористости и толщины сплавленного слоя от мощности лазерного излучения при разных скоростях сканирования. Установлено, что из всех контролируемых технологических параметров наибольшее влияние на формирование сплавленного слоя оказывает скорость сканирования и мощность лазерного излучения. Ключевые слова: селективное лазерное сплавление, технологические параметры, металлические порошки, титан, ниобий, композитный порошок, скорость сканирования, стратегия сканирования, мощность лазерного излучения, сплавленный слой, пористость.

PNIPU Bulletin. The mechanical engineering, materials science, 2016

Рассмотрены особенности структуры и фазового состава сплава Ti-40 мас. % Nb, полученного в процес... more Рассмотрены особенности структуры и фазового состава сплава Ti-40 мас. % Nb, полученного в процессе селективного лазерного сплавления. Сплав такого состава имеет наименьший модуль упругости среди сплавов системы Ti-Nb и применяется в качестве материала для медицинских имплантатов. Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа изучено строение образцов, состоящих из одного и восьми слоев, полученных при одинаковых режимах селективного лазерного сплавления. Показано, что сплав состоит из двух фаз: равновесной β-Ti-Nb и неравновесной α''-фазы. Наличие α''-фазы обусловлено неравновесными условиями охлаждения и кристаллизации материала. Строение многослойного образца повторяет строение монослоя. Монослой, в свою очередь, имеет градиентное строение. По высоте монослоя меняется размер зерна и пористость. Изменение размера зерна в монослое составляет 1-35 мкм. Размер зерна плавно возрастает от нижней границы зоны сплавления к верхней. В нижней зоне сплавления образуются газовые поры округлой формы с размерами 1-10 мкм. Поры располагаются на границах зерен. В верхней зоне сплавления пор наблюдается меньше. Градиентное строение монослоя определяется условиями теплоотвода. Чем дальше от поверхности контакта луча с порошком, тем крупнее зерно и меньше пористость. В многослойном образце транслируется структура монослоя. При проведении процесса селективного лазерного сплавления рекомендуется создавать такие условия охлаждения и кристаллизации расплавившегося материала, при которых весь объем слоя, а значит, и всего изделия, будет иметь структуру, подобную верхней зоне монослоя с достаточно мелким зерном и незначительной пористостью.