Модифікація структури та властивостей поверхні доевтектичного силуміну інтенсивними імпульсними електронними пучкам
Ю. Ф. Іванов$^{1,2}$, В. Є. Громов$^{3}$, С. В. Коновалов$^{4}$, Д. В. Загуляєв$^{3}$, Є. А. Петрікова$^{1}$, А. П. Семін$^{1}$
$^1$Інститут сильноточної електроніки СВ РАН, просп. Академічний, 2/3, 634055, Томськ, РФ
$^2$Національний дослідницький Томський політехнічний університет, просп. Академічний, 2/3, 634055, Томськ, РФ
$^3$Сибірський державний індустріальний університет, вул. Кірова, 42, 654007 Новокузнецьк, РФ
$^4$Самарський національный дослідницький університет імені академіка С. П. Корольова, Московське шоссе, 34, Самара, РФ
Отримана: 13.06.2018; остаточний варіант - 27.06.2018. Завантажити: PDF
Методами сучасного фізичного матеріялознавства виконано аналізу структурно-фазових станів, трибологічних і механічних властивостей доевтектичного силуміну, що піддається електронно-пучковому обробленню (ЕПО) за наступних параметрів пучка: густина енергії — 10–35 Дж/см$^{2}$, тривалість імпульсу — 10 мкс, кількість імпульсів — 3, частота проходження — 0,3 Гц. У початковому стані структуру силуміну сформовано зернами твердого розчину на основі алюмінію, зернами евтектики, включеннями кремнію й інтерметалідів різної форми та розмірів. ЕПО з густиною енергії у 20–35 Дж/см$^{2}$ приводить до топлення поверхневого шару, розчинення включень кремнію й інтерметалідів, формування структури високошвидкісної коміркової кристалізації, повторного виділення частинок другої фази субмікронанорозмірного діяпазону. Середній розмір осередків кристалізації — 0,3–0,5 мкм у поверхні опромінення та 0,4–0,8 мкм на нижній межі шару з комірчастою структурою. Виконано аналізу ґрадієнтних структурно-фазових станів на глибині до 120 мкм. В шарі, розташованому на глибині понад 15 мкм, виявлено формування субмікронних зерен пластинчастої евтектики. Поперечні розміри пластин евтектики змінюються в межах від 25 нм до 50 нм. Показано, що нанотвердість опроміненого силуміну змінюється немонотонним чином, сягаючи максимального значення, що перевищує твердість вихідного стану приблизно в 4 рази на глибині близько 30 мкм. В шарі, прилеглому до поверхні опромінення (тобто розташованому на глибині близько 5 мкм), величина твердости перевищує твердість литого силуміну приблизно в 1,6 рази. Надано фізичну інтерпретацію спостережуваних змін структури та властивостей при опроміненні.
Ключові слова: доевтектичний силумін, електронні пучки, комірки високошвидкісної кристалізації, евтектика, інтерметаліди, нанотвердість.
PACS: 06.60.Vz, 61.80.Fe, 62.20.Qp, 68.37.Lp, 81.40.Pq, 81.40.Wx, 81.65.Lp, 82.80.Ej, 83.50.Uv
Citation: Yu. F. Ivanov, V. Е. Gromov, S. V. Konovalov, D. V. Zagulyaev, Е. А. Petrikova, and А. P. Semin, Modification of Structure and Surface Properties of Hypoeutectic Silumin by Intense Pulse Electron Beams, Usp. Fiz. Met., 19, No. 2: 195—222 (2018), doi: 10.15407/ufm.19.02.195