Структура и механические свойства заэвтектического силумина, облученного импульсным электронным пучком

DOI: 10.34759/vst-2021-2-216-223

Авторы

Иванов Ю. Ф.^*, Рыгина М. Е.^**, Петрикова Е. А.^***, Тересов А. Д.^****

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, ИСЭ СО РАН, Академический просп., 2/3, Томск, 634055, Россия

*e-mail: yufi55@mail.ru
**e-mail: l-7755me@mail.ru
***e-mail: petrikova@opee.hcei.tsc.ru
****e-mail: tad514@yandex.ru

Аннотация

Заэвтектический силумин — перспективный сплав для изготовления поршней и подшипников скольжения, требующий дополнительного легирования и обработки на этапе отливки. Обработка заэвтектического силумина электронным пучком (17 кэВ, (20–50) Дж/см², 200 мкс, 3 имп., 0,3 с^-1) приводит к плавлению и последующей кристаллизации поверхностного слоя с формированием кремния глобулярной формы, что устраняет необходимость дополнительного воздействия на структуру сплава. После проведения испытаний на растяжение определен режим, приводящий к кратному увеличению пластических свойств.

Ключевые слова:

силумин заэвтектический, деформация одноосным растяжением плоских образцов, предел текучести, предел прочности, структура поверхности излома

Библиографический список

1. Белов Н.А., Савченко С.В., Хван А.В. Фазовый состав и структура силуминов. — М.: МИСиС, 2008. — 282 с.

2. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов: Справочник / Пер. с англ. П.К. Новика. — М.: Металлургиздат, 1962. Т. 1. — 608 с.

3. Пригунова А.Г., Петров С.С., Кошелев М.В. Действие импульсов электрического тока на фазовый состав, структуру и свойства заэвтектических силуминов при жидкофазной обработке // Горизонты науки: материаловедение и металлургия: Сб. трудов Международной научно-практической конференции. — Грозный: Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова, 2019. C. 53-63.

4. Шиманский В.И., Евдокимов А.Ю., Черенда Н.Н., Бибик Н.В., Асташинский В.М., Кузьмицкий А.М. Структурные изменения в заэвтектическом силуминовом сплаве при воздействии компрессионными плазменными потокам // Взаимодействие излучений с твердым телом: Материалы 13-й Международной конференции (30 сентября—3 октября 2019; Минск, Беларусь). — Минск: БГУ, 2019. C. 328-330.

5. Zheng L., Liu Y., Sun S., Zhang H. Selective laser melting of Al—8.5Fe—1.3V—1.7Si alloy: Investigation on the resultant microstructure and hardness // Chinese Journal of Aeronautics. 2015. Vol. 28. No. 2, pр. 564–569. DOI: 10.1016/j.cja.2015.01.013

6. Borowski J., Bartkowiak K. Investigation of the influence of laser treatment parameters on the properties of the surface layer of aluminum alloys // Physics Procedia. 2010. Vol. 5. Part A, pр. 449–456. DOI: 10.1016/j.phpro.2010.08.167

7. Rajamure R.S., Vora H.D., Guta N., Karewar S.V., Srivilliputhur S., Dahotre N.B. Laser surface alloying of molybdenum on aluminum for enhanced wear resistance // Surface & Coatings Technology. 2014. Vol. 258, pр. 337–342. DOI: 10.1016/j.surfcoat. 2014.08.074

8. Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., Баранов К.Н. Вертикальное центробежное литье заэвтектического силумина при охлаждении литейной формы и отливки // Литье и металлургия. 2017. № 2 (87). С. 5-11.

9. 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.

10. 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. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.089

11. Петрикова Е.А., Тересов А.Д., Шиманский В.И., Рыгина М.Е., Иванов Ю.Ф. Структура и свойства заэвтектического силумина, облученного импульсным электронным пучком // Современные методы и технологии создания и обработки материалов: Сб. научных трудов: В 3 кн. Кн. 1. Материаловедение. — Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2020. С. 85-94.

12. Petrikova E., Ivanov Yu., Rygina M., Prudnikov A., Teresov A., Vorobyov M. The Structure and Mechanical Characteristics of the Hypereutectic Silumin (Al—22—24 wt.% Si), Irradiated by a Pulsed Electron Beam // 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE) — 15th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, 2020, pp. 460-463.

13. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — М.: Стандартинформ, 2008. C. 6.

14. Ахмадеев Ю.Х., Денисов В.В., Иванов Ю.Ф. и др. Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов / Под общ. ред. Н.Н. Коваля и Ю.Ф. Иванова. — Томск: Изд-во НТЛ, 2016. — 312 с.

15. Иванов Ю.Ф., Петрикова Е.А., Иванова О.В., Иконникова И.А., Ткаченко А.В. Численное моделирование температурного поля силумина, облученного интенсивным электронным пучком // Известия высших учебных заведений. Физика. 2015. Т. 58. № 4. С. 46-51.

16. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов / Под ред. В.И. Трефилова. — Киев: Наукова думка, 1987. — 248 с.

17. Малыгин Г.А. Влияние размера зерен на устойчивость микро- и нанокристаллических металлов к локализации пластической деформации в виде шейки // Физика твердого тела. 2011. Т. 53. № 2. С. 341-346.

18. Малыгин Г.А. Анализ структурных факторов, определяющих образование шейки при растяжении металлов и сплавов с ГЦК-решеткой // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. № 2. С. 236-242.

19. Подрезов Ю.Н., Фирстов С.А. Два подхода к анализу кривых деформационного упрочнения // Физика и техника высоких давлений. 2006. Т. 16. № 4. C. 37-48.

20. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. — М.: Металлургия, 1973. — 584 с.