к.т.н., доцент кафедры теплоэнергетики и экологии
Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department. of Thermal Power Engineering and Ecology
соискатель кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля
Ph.D. candidate, Department of Natural Sciences named after V.M. Finkel
научный сотрудник лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений
Researcher, Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Department of Science named after V.M. Finkel’
д.т.н., профессор, проректор по научной и инновационной деятельности, профессор кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения
DDr. Sci. (Eng.), Prof., ViceRector for Scientific and Innovation Activities, Professor of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science
Методом проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM) изготовлены объемные образцы высокоэнтропийного сплава нестехиометрического состава. В работе методами современного физического материаловедения выполнен анализ элементного и фазового составов, дефектной субструктуры и трибологических свойств поверхностного слоя ВЭС, сформированного в результате облучения импульсным электронным пучком с разной плотностью энергии пучка электронов (10 – 30 Дж/см2) в среде аргона. Показано, что облучение не зависит от плотности энергии пучка электронов и приводит к фрагментации поверхности сеткой микротрещин, что свидетельствует о повышенной хрупкости исследуемого сплава. Отмечена гомогенизация сплава и формирование субмикро- и нанокристаллической структуры. Толщина модифицированного слоя увеличивается от 0,8 до 20 мкм при увеличении плотности энергии пучка электронов от 10 до 30 Дж/см2. Установлена корреляция изменения нанотвердости и модуля упругости с результатами по измерению микротвердости. Коррелированное уменьшение микро- и нанотвердости и модуля Юнга свидетельствует о релаксации внутренних полей напряжений, сформированных при изготовлении сплава. Обработка электронным пучком незначительно влияет на трибологические свойства, но значительно увеличивает прочность и пластичность материала. Наибольшее значение предела прочности на сжатие 2179 МПа получено в сплаве, обработанном электронным пучком с плотностью энергии 30 Дж/см2. Условный предел текучести на сжатие при этом составил 522 МПа, а модуль Юнга 257 ГПа.
Volumetric samples of a high-entropy alloy of nonstoichiometric composition were produced by the method of wire-arc additive manufacturing (WAAM). In this work, the methods of modern physical materials science have been used to analyze the elemental and phase compositions, defective substructure and tribological properties of the HEA surface layer formed as a result of irradiation with a pulsed electron beam with different electron beam energy densities (10 – 30 J/cm2) in an argon medium. It is shown that irradiation does not depend on the energy density of the electron beam and leads to fragmentation of the surface by a network of microcracks, which indicates an increased fragility of the alloy under study. The homogenization of the alloy and the formation of a submicro- and nanocrystalline structure are noted. The thickness of the modified layer increases from 0.8 to 20 µm with an increase in the energy density of the electron beam from 10 to 30 J/cm2. The correlation of changes in nanohardness and modulus of elasticity with the results of measuring microhardness has been established. The correlated decrease in micro- and nanohardness and Young’s modulus indicates relaxation of the internal stress fields formed during the manufacture of the alloy. Electron beam treatment has little effect on tribological properties, but significantly increases the strength and ductility of the material. The highest value of the compressive strength of 2179 MPa was obtained in an alloy treated with an electron beam with an energy density of 30 J/cm2. The conditional yield strength for compression was 522 MPa, and the Young’s modulus was 257 GPa.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.