Preview

МОРФОЛОГИЯ И МИКРОТВЕРДОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВА АК5М2, ОБЛУЧЕННОГО ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-7-14

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования - анализ изменения морфологии и микротвердости сплава АК5М2, облученного электронным пучком в различных режимах. Выполнено модифицирование поверхности сплава Al-5wt%Si электронным пучком в режимах, различающихся плотностью энергии пучка электронов (10, 20, 30, 40 и 50 Дж/см2) и длительностью импульсов (50 и 200 мкс). Установлено, что при параметрах пучка электронов 30 Дж/см2, 200 мкс и 50 Дж/см2, 50 мкс наблюдается максимальное увеличение микротвердости до 860 и 950 МПа для каждого из режимов соответственно. Значение микротвердости литого сплава равно 520 МПа. Морфология поверхности облучения при параметрах пучка 30 Дж/см2, 200 мкс характеризуется многочисленными микропорами и микротрещинами. Причиной формирования микропор может являться усадка материала при его высокоскоростной кристаллизации. Можно предположить, что образование микротрещин обусловлено формированием в поверхностном слое растягивающих напряжений, являющихся следствием высоких скоростей охлаждения поверхностного слоя материала из расплавленного состояния. Режим облучения 50 Дж/см2, 50 мкс приводит к полному растворению в поверхностном слое частиц интерметаллидов и кремния, плотность трещин на единицу поверхности образца снижается в сравнении с режимом 30 Дж/см2, 200 мкс. Поверхностный слой характеризуется структурой высокоскоростной ячеистой кристаллизации с размерами от 500 до 800 нм, сформированной в объеме зерен, что может являться причиной увеличения прочностных свойств материала.

Об авторах

Д. В. Загуляев
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия


А. А. Абатурова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия


К. В. Аксенова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия


А. А. Леонов
Институт сильноточной электроники СО РАН
Россия


Д. Ф. Якупов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия


Список литературы

1. Сидоров А.Ю., Деев В.Б., Фролов В.Ф., Беляев С.В., Гурьев А.М., Лесив Е.М., Прусов Е.С. Особенности формирования микропористости в крупногабаритных плоских слитках из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2020. Т. 17. № 3. С. 338-342.

2. Русин Н.М., Скоренцев А.Л. Влияние структуры на механические и трибологические свойства спеченного сплава (AL - 12 SI) - 40 SN // Перспективные материалы. 2018. № 5. С. 66-75.

3. Чурюмов А.Ю., Мохамед И.А. Микроструктура и механические свойства композиционных материалов на основе системы Al-Si-Mg, армированных частицами SiС и полученных кристаллизацией под давлением // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. № 9. С. 19-22.

4. Li Q.L., Zhao S., Li B.Q., Zhu Y.Q., Wang C.Z., Lan Y.F., Xia T.D. A novel modifier on the microstructure and mechanical properties of Al-7Si alloys // Materials Letters. 2019. Vol. 251. P. 156-160.

5. Ozur G.E., Proskurovsky D.I. Generation of Low-Energy High-Current Electron Beams in Plasma-Anode Electron Guns // Plasma Physics Reports. 2018. Vol. 44. № 1. P. 18-39.

6. Peng W., Hao S., Chen J., Li W., Zhao L., Deng J. Surface composite microstructure and improved mechanical property of YG10X cemented carbide induced by high current pulsed electron beam irradiation // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2019. Vol. 78. P. 233-239.

7. Yue H., Chen Y., Wang X., Kong F. Effect of beam current on microstructure, phase, grain characteristic and mechanical properties of Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy fabricated by selective electron beam melting // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 750. P. 617-625.

8. Petrov P., Dechev D., Ivanov N., Hikov T., Valkov S., Nikolova M., Yankov E., Parshorov S., Bezdushnyi R., Andreeva A. Study of the influence of electron beam treatment of Ti5Al4V substrate on the mechanical properties and surface topography of multilayer TiN/TiO2 coatings // Vacuum. 2018. Vol.154. P. 264-271.

9. Jang W., Wang L., Wang X. Studies on surface topography and mechanical properties of TiN coating irradiated by high current pulsed electron beam // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam interactions with materials and atoms. 2018. Vol. 436. P. 63-67.

10. Yu P., Yan M., Tomus D., Brice C.A., Bettles C.J., Muddle B., Qiane M. Microstructural development of electron beam processed Al-3Ti-1Sc alloy under different electron beam scanning speeds // Materials Characterization. 2018. Vol. 143. P. 43-49.

11. Gao B., Xu N., Xing P.F. Shock wave induced nanocrystallization during the high current pulsed electron beam process and its effect on mechanical properties // Materials Letters. 2019. Vol. 237. P. 180-184.

12. Рыгина М.Е., Петрикова Е.А., Тересов А.Д., Иванов Ю.Ф. Исследование возможности модификации структуры и свойств поверхностного слоя заэвтектического силумина интенсивным импульсным электронным пучком // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 248-256.

13. Bian H., Aoyagi K., Zhao Y., Maeda C., Mouri T., Chiba A. Microstructure refinement for superior ductility of Al-Si alloy by electron beam melting // Additive Manufacturing. 2020. Vol. 32. Article number 100982.

14. Yan P., Grosdidier T., Zhang X., Zou J. Formation of large grains by epitaxial and abnormal growth at the surface of pulsed electron beam treated metallic samples // Materials and Design. 2018. Vol. 159. P. 1-10.

15. Yan P., Zou J., Zhang C., Grosdidier T. Surface modifications of a cold rolled 2024 Al alloy by high current pulsed electron beams // Applied Surface Science. 2020. Vol. 504. Article number 144382.

16. Иванов Ю.Ф., Клопотов А.А., Петрикова Е.А., Рыгина М.Е., Толкачев О.С., Клопотов В.Д. Структурно-фазовое состояние силумина заэвтектического состава, облученного импульсным электронным пучком // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2020. № 12. С. 89-102.

17. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Konovalov S.V., Chen X. Silumin structure and properties formation at electron beam treatment // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. Т. 15. № 4. С. 506-512.

18. Konovalov S.V., Zaguliaev D.V., Ivanov Y.F., Gromov V.E., Abaturova A.A. Modification of Al-10Si-2Cu alloy surface by intensive pulsed electron beam // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 3. P. 5591-5598.

19. Zaguliaev D.V., Konovalov S.V., IvanovYu.F., Gromov V.E., Petrikova E.A. Microstructure and mechanical properties of doped and electron-beam treated surface of hypereutectic Al-11.1%Si alloy // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. № 5. P. 3835-3842.

20. Zagulyaev D.V., Konovalov S.V., Gromov V.E., Glezer A.M., Ivanov Yu.F., Sundeev R. Structure and properties changes of Al-Si alloy treated by pulsed electron beam // Materials Letters.2018. Vol. 229. P. 377-380.


Для цитирования:


Загуляев Д.В., Абатурова А.А., Аксенова К.В., Леонов А.А., Якупов Д.Ф. МОРФОЛОГИЯ И МИКРОТВЕРДОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВА АК5М2, ОБЛУЧЕННОГО ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020;(4):7-14. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-7-14

For citation:


Zagulyaev D.V., Abaturova A.A., Aksenova K.V., Leonov A.A., Yakupov D.F. THE MORPHOLOGY AND MICROHARDNESS OF THE SURFACE OF AK5M2 ALLOY IRRADIATED BY AN ELECTRON BEAM. Science Vector of Togliatti State University. 2020;(4):7-14. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-7-14

Просмотров: 31


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)