vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"vsgiu-341Research ArticleМеталлургия и материаловедениеMetallurgy and Materials ScienceЗАВИСИМОСТЬ МИКРОТВЕРДОСТИ ОТ СОДЕРЖАНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В МОДИФИЦИРОВАННОМ СЛОЕ СПЛАВА AL – 11SI – 2CU, ПОДВЕРГНУТОГО ЭЛЕКТРОННО-ПЛАЗМЕННОМУ ЛЕГИРОВАНИЮDEPENDENCE OF MICROHARDNESS ON THE CONTENT OF ALLOYING ELEMENTS IN THE MODIFIED LAYER OF AL – 11SI – 2CU ALLOY SUBJECT TO ELECTRON-PLASMA ALLOYINGБутаковаК.А.ButakovaK.A.vestnicsibgiu@sibsiu.ruОсинцевК.А.OsintsevK.A.vestnicsibgiu@sibsiu.ruЗагуляевД.В.ZagulyaevD.V.vestnicsibgiu@sibsiu.ruКоноваловС.В.KonovalovS.V.vestnicsibgiu@sibsiu.ruГромовВ.Е.GromovV.E.gromov@physics.sibsiu.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. КоролеваRussian FederationSamara National Research University named after Academician S.P. KorolevRussian Federation202029072025014448Copyright © Бутакова К., Осинцев К., Загуляев Д., Коновалов С., Громов В., 20252025Бутакова К., Осинцев К., Загуляев Д., Коновалов С., Громов В.Butakova K., Osintsev K., Zagulyaev D., Konovalov S., Gromov V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/341

Выполнены исследования микротвердости, элементного и фазового состава сплава Al – 11Si – 2Cu, подвергнутого электронно-плазменному легированию, которое заключалось в электрическом взрыве проводника из титана с порошковой навеской Y2O3 и последующем высокоскоростном нагреве при помощи воздействия интенсивного импульсного электронного пучка. Установлено существенное увеличение микротвердости поверхностных слоев сплава. Характеризующая толщину модифицированного слоя глубина проникновения легирующих элементов составила приблизительно 170 мкм. Слой материала (5 мкм), наиболее близко примыкающий к поверхности модифицирования, характеризуется максимальной (155 ± 15,5 HV) микротвердостью. Интенсивное снижение микротвердости начинается с расстояния 110 мкм от поверхности и на расстоянии 170 мкм микротвердость достигает исходных значений 85,9 ± 8 HV. Сравнительный анализ изменений микротвердости с концентрацией легирующих элементов в поверхностном слое сплава показывает, что увеличение микротвердости явным образом связано с присутствием в модифицированном слое титана и иттрия.

The microhardness, elemental and phase composition of the Al – 11Si – 2Cu alloy subjected to electron-plasma alloying, which consisted of an electric explosion of a titanium conductor with a powder charge of Y2O3 and subsequent high-speed heating using an intense pulsed electron beam, were studied. A significant increase in the microhardness of the surface layers of the alloy was found. The penetration depth of the alloying elements, characterizing the thickness of the modified layer, was approximately 170 μm. The material layer (5 μm), most closely adjacent to the modification surface, is characterized by the maximum (155 ± 15.5 HV) microhardness. An intensive decrease in microhardness begins at a distance of 110 μm from the surface and at a distance of 170 μm the microhardness reaches the initial values of 85.9 ± 8 HV. A comparative analysis of changes in microhardness with the concentration of alloying elements in the surface layer of the alloy shows that the increase in microhardness is clearly associated with the presence of titanium and yttrium in the modified layer.

сплав Al – 11Si – 2Cuэлектронно-плазменное легированиеповерхностьмикроструктурамикротвердостьAl – 11Si – 2Cu alloyelectron-plasma alloyingsurfacemicrostructuremicrohardnessReferencesWhalen S., Olszta M., Roach C., Darsell J., Graff D., Reza-E-Rabby Md., Roosendaal T., Daye W., Pelletiers T. Mathaudhu S., Overman N. High ductility aluminum alloy made from powder by friction extrusion // Materialia. 2019. Vol. 6. No. art. 100260.Whalen S., Olszta M., Roach C., Darsell J., Graff D., Reza-E-Rabby Md., Roosendaal T., Daye W., Pelletiers T. Mathaudhu S., Overman N. High ductility aluminum alloy made from powder by friction extrusion // Materialia. 2019. Vol. 6. No. art. 100260.Li Y.J., Tao W.Z., Yang Y.S. Grain refine-ment of Al–Cu alloy in low voltage pulsed magnetic field // Journal of Materials Pro-cessing Technology. 2012. Vol. 212. Р. 903 – 909.Li Y.J., Tao W.Z., Yang Y.S. Grain refine-ment of Al–Cu alloy in low voltage pulsed magnetic field // Journal of Materials Pro-cessing Technology. 2012. Vol. 212. Р. 903 – 909.Muhammad W., Kang J., Brahme Ab.P., Ali Us., Hirsch J., Brinkman H.-Ja., Engler Ol., Mishra R.K., Inal K. Bendability enhance-ment of an age-hardenable aluminum alloy: Part I — relationship between microstructure, plastic deformation and fracture // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 753. P. 179 – 191.Muhammad W., Kang J., Brahme Ab.P., Ali Us., Hirsch J., Brinkman H.-Ja., Engler Ol., Mishra R.K., Inal K. Bendability enhance-ment of an age-hardenable aluminum alloy: Part I — relationship between microstructure, plastic deformation and fracture // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 753. P. 179 – 191.Beroual S., Boumerzoug Z., Paillard P., Bor-jon-Piron Y. Effects of heat treatment and ad-dition of small amounts of Cu and Mg on the microstructure and mechanical properties of Al-Si-Cu and Al-Si-Mg cast alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 784. P. 1026 – 1035.Beroual S., Boumerzoug Z., Paillard P., Bor-jon-Piron Y. Effects of heat treatment and ad-dition of small amounts of Cu and Mg on the microstructure and mechanical properties of Al-Si-Cu and Al-Si-Mg cast alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 784. P. 1026 – 1035.Di Giovanni M.T., Mørtsell E.A., Saito T. In-fluence of Cu addition on the heat treatment response of A356 foundry alloy // Materials Today Communications. 2019. Vol. 19. P. 342 – 348.Di Giovanni M.T., Mørtsell E.A., Saito T. In-fluence of Cu addition on the heat treatment response of A356 foundry alloy // Materials Today Communications. 2019. Vol. 19. P. 342 – 348.Wang Q., Rui X., Wang Q.-J., Bai Y., Du Z.-Z., Niu W.-J., Wang W., Wang K.-Sh., GaoY. Bonding and wear behaviors of supersonic plasma sprayed Fe-based coatings on Al-Si al-loy substrate // Surface and Coatings Technol-ogy. 2019. Vol. 367. P. 288 – 301.Wang Q., Rui X., Wang Q.-J., Bai Y., Du Z.-Z., Niu W.-J., Wang W., Wang K.-Sh., GaoY. Bonding and wear behaviors of supersonic plasma sprayed Fe-based coatings on Al-Si al-loy substrate // Surface and Coatings Technol-ogy. 2019. Vol. 367. P. 288 – 301.Mahanty S. Surface modification of Al–Si al-loy by excimer laser pulse processing // Mate-rials Chemistry and Physics. 2016. Vol. 173.P. 192 – 199.Mahanty S. Surface modification of Al–Si al-loy by excimer laser pulse processing // Mate-rials Chemistry and Physics. 2016. Vol. 173.P. 192 – 199.Viswanathan A., Sastikumar D., Kumar H., Nath A.K. Laser processed TiC–Al13Fe4 com-posite layer formation on Al–Si alloy // Optics and Lasers in Engineering. 2012. Vol. 50. No. 9. P. 1321 – 1329.Viswanathan A., Sastikumar D., Kumar H., Nath A.K. Laser processed TiC–Al13Fe4 com-posite layer formation on Al–Si alloy // Optics and Lasers in Engineering. 2012. Vol. 50. No. 9. P. 1321 – 1329.Yang F., Qin Q., Shi T., Chen C., Guo Zh. Surface strengthening aluminum alloy by in-situ TiC-TiB2 //Ceramics International. 2019. Vol. 45. No. 4. P. 4243 – 4252.Yang F., Qin Q., Shi T., Chen C., Guo Zh. Surface strengthening aluminum alloy by in-situ TiC-TiB2 //Ceramics International. 2019. Vol. 45. No. 4. P. 4243 – 4252.Li Y., Zhang P., Bai P., Wu L., Liu B., Zhao Zh. Microstructure and properties of Ti/TiBCN coating on 7075 aluminum alloy by laser cladding // Surface and Coatings Tech-nology. 2018. Vol. 334. P. 142 – 149.Li Y., Zhang P., Bai P., Wu L., Liu B., Zhao Zh. Microstructure and properties of Ti/TiBCN coating on 7075 aluminum alloy by laser cladding // Surface and Coatings Tech-nology. 2018. Vol. 334. P. 142 – 149.Konovalov S.V., Komissarova I.A., Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Kosinov D.A. Structural and phase changes under electropulse treat-ment of fatigue-loaded titanium alloy VT1-0 // Journal of Materials Research and Technolo-gy. 2019. Vol. 8. No. 1. P. 1300 – 1307.Konovalov S.V., Komissarova I.A., Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Kosinov D.A. Structural and phase changes under electropulse treat-ment of fatigue-loaded titanium alloy VT1-0 // Journal of Materials Research and Technolo-gy. 2019. Vol. 8. No. 1. P. 1300 – 1307.Ivanov Yu.F., Gromov V.Е., Konovalov S.V., Zagulyaev D.V., Petrikova Е.А., Semin А.P. Modification of structure and surface Proper-ties of hypoeutectic silumin by intense pulse electron Beams // Progress in Physics of Met-als. 2018. Vol. 19. P. 195 – 222.Ivanov Yu.F., Gromov V.Е., Konovalov S.V., Zagulyaev D.V., Petrikova Е.А., Semin А.P. Modification of structure and surface Proper-ties of hypoeutectic silumin by intense pulse electron Beams // Progress in Physics of Met-als. 2018. Vol. 19. P. 195 – 222.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.