Перспективи застосування поверхневого оброблення стопів електронними пучками в сучасних технологіях
Ю. Ф. Іванов$^1$, В. Є. Громов$^2$, Д. В. Загуляєв$^2$, С. В. Коновалов$^3$, Ю. А. Рубаннікова$^2$, О. П. Семін$^2$
$^1$Інститут сильнострумової електроніки СВ РАН, просп. Академічний, 2/3, 634055 Томськ, РФ
$^2$Сибірський державний індустріальний університет, вул. Кірова, 42, 654007 Новокузнецьк, РФ
$^3$Самарський національний дослідницький університет імені академіка С. П. Корольова, Московське шосе, 34, 443086 Самара, РФ
Отримано 17.04.2020; остаточний варіант — 03.07.2020 Завантажити PDF
Анотація
Оглянуто останні роботи щодо застосування інтенсивних імпульсних електронних пучків для поверхневого оброблення металів, стопів, металокерамічних і керамічних матеріалів. Зазначено переваги використання електронних імпульсних пучків порівняно з променями лазера, потоками плазми, йонними пучками. Проаналізовано перспективні напрями використання електронно-пучкового оброблення: (1) вигладжування поверхні, позбавлення від поверхневих мікротріщин із одночасною зміною структурно-фазового стану поверхневого шару для створення високопродуктивних технологій фінішного оброблення відповідальних металевих виробів складної форми із титанового стопу Ti–6Al–4V і титану, криць різноманітного класу, твердого стопу WC–10 ваг.% Co, алюмінію; (2) видалення мікрооблоїв і мікрозадирок, що утворюються при виготовленні прецизійних прес-форм (криця SKD11) і біомедичних виробів (стоп Ti–6Al–4V); (3) фінішне оброблення поверхні прес-форм і штампів; (4) поліпшення функціональних властивостей металічних біоматеріалів: неіржавійної криці, титану та його стопів, стопів на основі нікеліду титану, що виявляють ефект пам’яті форми, стопів маґнію; (5) оброблення виробів медичного призначення й імплантатів; (6) формування поверхневих стопів для потужних електродинамічних систем; (7) поліпшення характеристик лопаток авіаційних двигунів і лопаток компресорів; (8) формування термобар’єрних покриттів, що наносяться на поверхню камер згоряння; (9) підвищення утомного ресурсу криць і стопів; (10) зміцнення поверхні катання рейок. Показано, що при правильному виборі параметрів процесу, таких як (а) пришвидшувальна напруга, (б) густина енергії пучка електронів, (в) кількість імпульсів і (г) тривалість імпульсу, можливий ретельний контроль і/або маніпулювання характеристиками структурно-фазового стану та властивостей поверхні. Зазначено, що для поліпшення властивостей матеріалу та тривалости експлуатації виробів з нього важливим чинником є модифікування структури з метою формування субмікро- та нанорозмірного зерна (або субзеренної структури).
Ключові слова: електронно-пучкове оброблення, модифікування поверхні, сплави, перспективи застосування, нанорозмірна структура.
Citation: Yu. F. Ivanov, V. Е. Gromov, D. V. Zagulyaev, S. V. Konovalov, Yu. A. Rubannikova, and A. P. Semin, Prospects for the Application of Surface Treatment of Alloys by Electron Beams in State-of-the-Art Technologies, Progress in Physics of Metals, 21, No. 3: 345–362 (2020); doi: 10.15407/ufm.21.03.345