Расплавы, 2024, № 5

РА С П Л А В Ы
№ 5    2024    Сентябрь–Октябрь
Журнал основан в 1987 году
Выходит 6 раз в год
Журнал издается под руководством
Отделения химии и наук о материалах РАН
Главный редактор Б.Р. Гельчинский
Е.В. Никитина (ответственный секретарь)
А.А. Ремпель (зам. главного редактора)
Ю.П. Зайков (зам. главного редактора)
Редакционная коллегия:
В.В. Бражкин, Г.П. Вяткин, К.В. Григорович, С.А. Кузнецов, Х.Б. Кушхов,
Л.И. Леонтьев, А.Г. Морачевский, П.В. Поляков, П.С. Попель, В.П. Степанов, 
С.В. Станкус, В.В. Стегайлов, В.А. Хохлов, D. Brahma, D.J. Gonzalez, F. Demmel, 
Sh. Hosokawa, PeiJie Li, S. Mladenovic, S. Mudry, A. Navrotsky, O. Ostrovski, 
W.-Ch. Pilgrim, M. Pirdashti, J.-F. Wax, M. Zinigrad
Адрес редакции: 620137 Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18
Телефон: (343) 374-05-54
The Journal is issued under the supervision
of Department of chemistry and materials science of RAS
Editor-in-chief B.R. Gel’chinsky
A.A. Rempel (editor-in-chief deputy)
Yu.P. Zaykov (editor-in-chief deputy)
E.V. Nikitina (secretary-in-charge)
Editorial Board:
V.V. Brazhkin, G.P. Vyatkin, K.V. Grigorovich, S.A. Kuznetsov, Kh.B. Kushkhov, 
L.I. Leontiev, A.G. Morachevsky, P.V. Polyakov, P.S. Popel, V.P. Stepanov, S.V. Stankus, 
V.V. Stegailov, V.A. Khokhlov, D. Brahma, D.J. Gonzalez, F. Demmel, Sh. Hosokawa, 
PeiJie Li, S. Mladenovic, S. Mudry, A. Navrotsky, O. Ostrovski, W.-Ch. Pilgrim, 
M. Pirdashti, J.-F. Wax, M. Zinigrad
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия журнала “Расплавы” 
     (cоставитель), 2024

РАСПЛАВЫ	
2024, № 5, с. 471–472 
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Свойства холоднодеформированных порошковых материалов 12Х18Н10Т и AlSi10Mg, 
полученных селективным лазерным сплавлением
Бошканец Д.А., Сергеенко С.Н. 	
473
Формирование локального структурного порядка в расплаве алюминия  
перед кристаллизацией
Воронцов В.Б., Першин В.К. 	
484
Оценка десульфурирующей способности борсодержащих шлаков  
восстановительного периода АКР процесса
Бабенко А.А., Уполовникова А.Г., Кель И.Н., Шартдинов Р.Р. 	
491
Влияние оксида бора и основности на вязкость и температуру начала кристаллизации  
шлаков системы СаО–SiO2– B2O3–12%Cr2O3–3%Аl2O3–8%МgO 
Бабенко А.А., Шартдинов Р.Р., Уполовникова А.Г., Сметанников А.Н. 	
501
Излучательная способность технических кадмия и цинка
Косенков Д.В., Сагадеев В.В. 	
510
Физико-химические свойства расплавов Na2SO4-CaSO4
Танутров И.Н., Свиридова М.Н. 	
519
Термодинамическое моделирование процессов очистки первичного алюминия  
от примесей ванадия
Куандыков А.Б., Быков П.О., Чайкин В.А., Суюндиков М.М., Жунусов А.К.,  
Салина В.А., Кулумбаев Н.К.	
529
Потенциостатический электролиз фторидных расплавов  
с добавками оксида циркония
Филатов А.А. 	
545
Электроосаждение волокон кремния из расплава KI–KF–KCl–K2SiF6  
для литий-ионных источников тока
Леонова А.М., Леонова Н.М., Минченко Л.М., Суздальцев А.В.	
554
Оценка энтальпии смешения расплавов системы Sn-Ag-Cu при 1423 К  
по данным о свойствах бинарных подсистем с использованием геометрических  
моделей растворов
Быков А.С., Олейник К.И.	
565
Зайкову Юрию Павловичу – 75 лет	
575
Смоленскому Валерию Владимировичу – 75 лет	
577

CONTENTS
Properties of cold-deformed powder materials 12Cr18Ni10Ti and AlSi10Mg obtained  
by selective laser melting
Boshkanets D.A., Sergeenko S.N. 	
473
Formation of local structural order in the aluminum melt before crystallization
Vorontsov V.B., Pershin V.K.	
484
The estimation of desulphurization property of boron-containing slags  
of the reduction period of the AOD process
Babenko A.A., Upolovnikova A.G., Kel’ I.N., Shartdinov R.R. 	
491
Effect of boron oxide and basicity on viscosity and crystallization onset temperature  
of СаО–SiO2– B2O3–12%Cr2O3–3%Аl2O3–8%МgO slag system
Babenko A.A., Shartdinov R.R., Upolovnikova A.G., Smetannikov A.N. 	
501
Emissiveness of technical cadmium and zinc
Kosenkov D.V., Sagadeev V.V. 	
510
Physicochemical properties of Na2SO4-CaSO4 melts
Tanutrov I.N., Sviridova M.N. 	
519
Thermodynamic modeling of the processes of purification of primary aluminum  
from vanadium impurities
Kuandykov A.B., Bykov P.O., Chaikin V.A., Suyundikov M.M., Zhunusov A.K., 
Salina V.A., Kulumbaev N.K.	
529
Potentiostatic electrolysis of fluoride melts with zirconium oxide additives
Filatov A.A.	
545
Electrodeposition of ordered silicon fibers from the KI–KF–KCl–K2SiF6 melt  
for lithium-ion power sources
Leonova А.M., Leonova N.M., Minchenko L.M., Suzdaltsev A.V.	
554
Estimation of mixing enthalpy of the liquid Sn-Ag-Cu system at 1423 K from data  
on the properties of binary subsystems using geometric models of solutions
Bykov A.S., Oleinik K.I.	
565
Zaikov Yuri Pavlovich – 75 years old	
575
Smolensky Valery Vladimirovich – 75 years old	
577

РАСПЛАВЫ	
2024, № 5, с. 473–483 
УДК 621.762
СВОЙСТВА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ... 
ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 12Х18Н10Т И ALSI10MG,  
ПОЛУЧЕННЫХ СЕЛЕКТИВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ СПЛАВЛЕНИЕМ
© 2024  Д. А. Бошканец *, С. Н. Сергеенко**
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)  
имени М.И. Платова, Новочеркасск, Россия
*E-mail: boshkanetsda@gmail.com
**E-mail: sergeenko@gmail.com
Поступила в редакцию 12.06.2024
После доработки 19.07.2024
Принята к публикации 02.08.2024
В статье рассмотрена комбинированная технология, сочетающая селективное 
лазерное сплавление (SLM) и  продольную прокатку порошковых материалов 
12Х18Н10Т и AlSi10Mg. Цель работы – экспериментально установить закономерности влияния обработки давлением на механические характеристики полученных SLM материалов, а именно на твердость и изгибную прочность. Подготовлен 
литературный обзор, основываясь на информации из которого изготовлена партия 
тестовых образцов из порошков нержавеющей стали 12Х18Н10Т и алюминиевого 
сплава AlSi10Mg. Произведена обработка давлением полученных образцов по технологии продольной прокатки. Оценка высотной деформации образцов из сплава 12Х18Н10Т проводилась с  помощью истинной (логарифмической) высотной 
деформации. Морфология исходных материалов исследовалась при помощи электронного микроскопа. Механические свойства материалов оценивались по твердости HRB и  изгибной прочности. Дополнительно были проанализированы 
результаты испытаний на радиальное сжатие кольцевых образцов, изготовленных 
при аналогичных технологических параметрах. По  итогам анализа установлена 
зависимость между напряжением и деформацией, где для AlSi10Mg наблюдается 
плавное изменение формы под приложением нагрузки, а для 12Х18Н10Т – наличие критического напряжения, при достижении которого наблюдается увеличение 
динамики деформации. Растровая электронная микроскопия изломов материала 
AlSi10Mg показала более однородную структуру прокатанного образца по  сравнению с образцом в исходном состоянии. Это является свидетельством положительного влияния обработки давлением (в определенных пределах) на плотность 
материала AlSi10Mg, полученного методом SLM. По итогам исследования сформулирована и подтверждена результатами экспериментов гипотеза о взаимозависимости высотной деформации и твердости холоднодеформированного материала 
12Х18Н10Т, полученного SLM. Установлен предел изгибной прочности порошкового материала AlSi10Mg и зафиксированы максимальные изгибные нагрузки для 
сплава 12Х18Н10Т. Показаны зависимости между напряжением и деформацией 
материалов при радиальном сжатии и изгибе. Установлено, что продольная прокатка порошкового материала 12Х18Н10Т способствует снижению сопротивления 
изгибной силе, но при этом повышаются твердость и упругие свойства.
Ключевые слова: порошковая металлургия, селективное лазерное сплавление, 
обработка давлением, прокатка
DOI: 10.31857/S0235010624050011

БОШКАНЕЦ, СЕРГЕЕНКО
ВВЕДЕНИЕ
Селективное лазерное сплавление (SLM) – одна из наиболее широко распространенных технологий порошковой металлургии (ПМ), в  основе которой лежит 
сплавление мелкодисперсных частичек металлов под воздействием лазера [1]. SLM 
нашло применение в различных отраслях машино- и авиастроения, в химико-фармацевтическом производстве, горном и нефтяном деле, оборонной промышленности. 
Основной проблемой SLM является устранение пористости, в той или иной степени 
характерной для всех технологий порошковой металлургии. Решается данная задача 
путем оптимизации технологических параметров процесса, а также комбинирования SLM с другими видами обработки, например, с термической (ТО) или обработкой 
давлением (ОД).
Так, в  работах [2, 3] исследовано влияние направления выращивания изделий на  механические свойства, а  также влияние плотности энергии на  твердость 
порошкового алюминиевого сплава, полученного способом SLM. Механические 
показатели образцов, выращенных перпендикулярно платформе построения, 
получились на ~15% выше, относительно образцов, выращенных в параллельном 
направлении. Уменьшению твердости способствуют повышенные (более 60 Дж/мм3) 
и пониженные (ниже 30 Дж/мм3) значения плотности энергии, которая напрямую 
зависит от скорости сканирования и мощности лазерного излучения. Для получения высококачественных деталей из нержавеющей стали в работах [4, 5] предложен 
метод SLM, в котором исходными материалами выступают порошки со сферической 
формой частиц, которая обеспечивает лучшую «текучесть» композиции. Предварительное уплотнение каждого наносимого порошкового слоя перед сплавлением 
способствует повышению плотности материала. В  работе [6] представлен способ 
SLM для формирования никелевого покрытия на титановой подложке, при котором 
первый слой порошкового материала наносится под углом 135° относительно изделия, последующие слои – под углом 90° относительно друг друга. В итоге на исследуемой детали образовано покрытие с  микротвердостью 881.8±15 HV. Чтобы 
снизить уровень остаточных напряжений, проводят термическую обработку [7]. 
ТО осуществляется поэтапно для более равномерного снятия остаточных напряжений. Выдержка проходит в течение 120 минут при температурах 453 К, 673 К, 873 К, 
1073 К, охлаждение – совместно с печью. За счет сочетания различных технологий 
получаются изделия с  низкими пористостью и  уровнем остаточных напряжений, 
а  также высокими механическими свойствами. Для изготовления износостойких 
деталей из порошковых вольфрам–карбидных композиций известны методы SLM, 
представленные в работах [8, 9]. В них исследовано влияние толщины наносимого слоя и  направления сканирования на  качество материала. При уменьшении 
толщины наносимого слоя изделия имеют более низкую шероховатость и точную 
геометрию. При разнонаправленной стратегии сканирования пористость образцов 
получается в 6.5 раз более низкая по сравнению с образцами, изготовленными при 
однонаправленной стратегии. В  работах [10,11] представлены комбинированные 
методы SLM стальных и  никелевых сплавов, включающие обработку давлением 
и последующую ТО. Установлено, что горячее изостатическое прессование (ГИП) 
приводит к повышению прочности и пластичности образцов за счет закрытия пор. 
Термическая обработка способствует еще большему увеличению прочности материала, но при этом несколько снижает пластические свойства.

	
СВОЙСТВА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ...
475
Цель работы  – экспериментально установить закономерности влияния обработки давлением на  механические характеристики полученных SLM материалов, 
а именно на твердость и изгибную прочность.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
На основе установленных закономерностей влияния технологических параметров SLM на  характеристики получаемого материала была изготовлена партия тестовых образцов. Выбор исследований пал на  стальные и  алюминиевые 
сплавы, поскольку они являются наиболее распространенным конструкционным сырьем для производства комплектующих в автомобильной, авиационной, 
судостроительной, оборонной и других отраслях промышленности. Актуальностью технологии SLM здесь является значительное снижение отходов и издержек при изготовлении сложнопрофильных деталей. В качестве исходных материалов для производства образцов использовался порошок нержавеющей стали 
ПР-12Х18Н10Т, фракционный состав 10...63 мкм, производитель АО «Полема», а  также порошок алюминиевого сплава AlSi10Mg, фракционный состав 
10...45 мкм, производитель АО «Русал». Химический состав сплава 12Х18Н10Т, 
мас.%: Fe (основа), Cr – 17.35%, Ni – 10.68%, Mn – 0.74%, Si – 0.68%, Ti – 0.66%, 
C – 0.099, S – 0.02%, P – 0.03%; сплава AlSi10Mg, масс.%: Al (основа), Si – 9.7%, 
Mg  – 0.33%, Fe  – 0.14%. Для исследования морфологии порошков исходных 
материалов, а  также структуры поверхности образцов и  изломов, применялась 
растровая электронная микроскопия (РЭМ) [12]. На Рис. 1 представлены микрофотографии исходных порошков, полученных методом газовой атомизации, 
на  которых отчетливо видна сферическая форма частиц. SLM испытательных 
образцов осуществлялось на  установке «SLM 280» немецкой компании «SLM 
Solutions». Используемые технологические параметры для 12Х18Н10Т: толщина 
(а)
(б)
31.54 µm
10.13 µm
13.77 µm
24.41 µm
Рис. 1. Микрофотографии порошков: а – 12Х18Н10Т; б – AlSi10Mg.

БОШКАНЕЦ, СЕРГЕЕНКО
слоя (h) 50 мкм, мощность (P) 235 Вт, скорость сканирования (V) 700 мм/с. Для 
AlSi10Mg: толщина слоя (h) 60 мкм, мощность (P) 370 Вт, скорость сканирования (V) 1650 мм/с. Образцы представляли собой призму размером 55х10х2.5 мм. 
Обработку давлением проводили на лабораторном прокатном стане по технологии продольной прокатки. Количество проходов –4, максимальное абсолютное 
обжатие – 1.521 мм.
Механические свойства оценивались по  твердости HRB при помощи стационарного твердомера ТР 5006 в  соответствии с  ГОСТ 9013-59. При прокатывании образцов из алюминиевого сплава AlSi10Mg после первого прохода с обжатием 0.701 мм было зафиксировано повышение твердости на 10.5% – с 76 HRB 
до 84 HRB. Однако по краям отмечено образование трещин. После второго прохода с  обжатием 1.101 мм  произошло дальнейшее раскрытие трещин, что привело к частичному разрушению образцов. Последующие проходы для материала 
AlSi10Mg не осуществлялись.
Оценку высотной деформации образцов из  сплава 12Х18Н10Т проводили 
с помощью истинной (логарифмической) высотной деформации:


ε
η
h
h
h
i
i
i
=
(
)=





ln
ln





0
,
где ηi  – коэффициент обжатия; h0  – толщина образца до прохода; hi  – толщина 
образца после прохода.
Для оценки объемной деформации вычисляли сумму высотной ( εh
), поперечной 
(εB) и продольной (εL) деформаций ε
ε
ε
h
h
+
+
L. Полученные значения приведены 
в Таблице 1, из которой видно уплотнение материала в процессе ОД.
Также механические свойства образцов в исходном состоянии и после обработки 
давлением (только для материала 12Х18Н10Т, поскольку AlSi10Mg в процессе ОД был 
разрушен) оценивались по изгибной прочности. Для AlSi10Mg исследования осуществлялись в соответствии с ГОСТ 18228-94, для 12Х18Н10Т – по ГОСТ 14019-2003. Перемещение при этом фиксировалась при помощи индикатора часового типа. Результаты 
испытаний на изгиб исходных образцов приведены в Таблице 2.
Ранее авторами были проведены исследования радиального сжатия кольцевых 
образцов, изготовленных при аналогичных технологических параметрах [13]. Для 
Таблица 1. Значения деформации полученного SLM материала 12Х18Н10Т в  зависимости 
от степени обжатия.
Деформация
№ прохода
0
1
2
3
4
εh
0
–0.174
–0.514
–0.793
–0.913
εB
0
0.016
0.048
0.062
0.073
εL
0
0.131
0.409
0.728
0.819
ε
ε
ε
h
h
L
+
+
0
–0.028
–0.056
–0.003
–0.021

	
СВОЙСТВА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ...
477
Таблица 2. Результаты испытаний на изгиб исходных призматических образцов.
Образец
Нагрузка, кгс
Напряжение, МПа
12Х18Н10Т
851
7530
AlSi10Mg
66
518
придания нагрузки использовался испытательный гидравлический пресс ПСУ-50, 
для измерения нагрузки – динамометр системы Токаря ГОСТ 9500-84. Изменение 
формы образцов во время приложения нагрузки аналогично фиксировалось при 
помощи индикатора часового типа. По  результатам исследований установлено, 
что предел прочности порошкового материала AlSi10Mg при радиальном сжатии 
составляет ~950 МПа. Материал 12Х18Н10Т характеризуется повышенной пластичностью  – в  случае радиального сжатия при нагрузке ~800  кгс наблюдается 
сплющивание образцов без разрушения. На Рис. 2 представлен график зависимости 
между напряжением и деформацией образцов из сплавов AlSi10Mg и 12Х18Н10Т 
при радиальном сжатии, а также образцов из сплава AlSi10Mg при изгибе. На графике наблюдается плавное изменение формы под приложением нагрузки для 
материала AlSi10Mg, а для 12Х18Н10Т – наличие критического напряжения, при 
достижении которого наблюдается увеличение динамики деформации.
На Рис. 3 представлены РЭМ–изображения изломов образцов из порошкового материала AlSi10Mg. Разрушение образцов, находящихся в  исходном 
состоянии (не подвергавшимся прокатке после SLM), произошли во время проНапряжение, ГПа
2.4
1
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
2
0.8
0.6
3
0.4
0.2
0.1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
0
Рис. 2. Зависимость между напряжением и деформацией материалов: 1 – 12Х18Н10Т при радиальном 
сжатии; 2 – AlSi10Mg при радиальном сжатии; 3 – AlSi10Mg при изгибе.

БОШКАНЕЦ, СЕРГЕЕНКО
веденияисследования на  изгибную прочность, а  холоднодеформированных  – 
во время осуществления второго прохода прокатки. Как показано на Рис. 3, прокатанный образец имеет более однородную структуру по сравнению с образцом 
в исходном состоянии, что свидетельствует о положительном влиянии обработки 
давлением (в определенных пределах) на плотность материала AlSi10Mg, полученного методом SLM.
(а)
(б)
Рис. 3. РЭМ-изображение излома образца из материала AlSi10Mg: а – в исходном состоянии; б – после 
прокатки.
Distance Weighted Least Squares
115
110
105
100
95
–0.8
–0.6
–0.4
–0.2
0.0
90
Рис. 4. Зависимость твердости порошкового материала 12Х18Н10Т от высотной деформации.

	
СВОЙСТВА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ...
479
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В работе высказана и  подтверждена результатами экспериментов гипотеза 
о взаимозависимости высотной деформации и твердости холоднодеформированного материала 12Х18Н10Т, полученного SLM. Твердость образцов повышалась 
с каждым последующим проходом. Также анализ результатов экспериментальных 
исследований показал, что наиболее интенсивный рост твердости наблюдается 
на  начальном этапе прокатки. Выявленную закономерность можно объяснить 
повышенными абсолютными значениями объемной деформации на начальном 
этапе прокатки пористого порошкового материала. График зависимости твердости 
от высотной деформации представлен на Рис. 4.
После прокатки наблюдается скругление торцов, проявляющее все более явно 
с  увеличением степени обжатия образцов. Причем, в  случае сплава 12Х18Н10Т, 
скругление более выражено по причине большей пластичности материала по сравнению с AlSi10Mg.
В процессе прокатки закономерность влияния абсолютных значений высотной 
деформации εh  на твердость порошкового материала, полученного по комбинированной технологии SLM, описываются сигмоидальной зависимостью при повышенных 
значениях коэффициента детерминации (r2 =0.971):
Напряжение, ГПа
2
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
1
10
8
6
4
2
Деформация
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
Рис. 5. Зависимость между напряжением и деформацией образцов из 12Х18Н10Т: 1 – в исходном состоянии; 
2 – после продольной прокатки.