ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ И ФАЗОВОГО СОСТАВА СПЛАВА АК15, ПОДВЕРГНУТОГО ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОМУ ЛЕГИРОВАНИЮ И ОБРАБОТКЕ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ

Заэвтектические сплавы Al – Si играют важную роль в промышленности и в области износостойкости материалов. В работе исследуется заэвтектический сплав Al – 15 % Si, подвергнутый комбинированной обработке в различных режимах. Анализировали покрытия методами: сканирующая электронная микроскопия (СЭМ); просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ); рентгенофазовый анализ; измерение микротвердости. Экспериментальные данные показывают, что введение Al – Y2O3 способствует улучшению как морфологических, так и механических характеристик композита. Фазовый анализ продемонстрировал разнообразие структур и размеров различных фаз в исследуемом материале. Важно отметить, что средняя микротвердость покрытия увеличилась в 1,5 раза по сравнению с подложкой, что указывает на успешное увеличение прочностных характеристик благодаря изменениям в структуре материала. Просвечивающая электронная микроскопия подтвердила, что кристаллические ячейки в основном состоят из Y3Al2, в то время как промежуточные слои сформированы Y2Si2O7. Эти соединения, как известно, обладают повышенной термостойкостью и прочностью, что в значительной  степени способствует улучшению эксплуатационных характеристик материала. Использование интенсивного импульсного электронного пучка привело к образованию многофазной субмикро- и нанокристаллической структуры в поверхностном слое. Такой процесс способствует значительному повышению микротвердости. В результате структура материала становится более устойчивой при нагрузках, что значительно увеличивает его долговечность и надежность в условиях эксплуатации. Эти результаты подтверждают целесообразность использования комбинированных методов неравновесной модификации поверхности материалов и изделий, которые могут существенно повысить производительность и эффективность использования таких материалов в различных сферах промышленности.

1. Белов Н.А. Фазовый состав алюминиевых сплавов. Москва: Издательский Дом МИСиС,2009;392.

2. Белов Н.А., Савченко С.В., Хван А.В. Фазовый состав и структура силуминов.Москва: МИСИС, 2008;282.

3. Бельский С.Е., Волчок И.П., Митяев А.А., Свидунович Н.А. Производство алюминие-вых сплавов: состояние и перспективы. Литье и металлургия.2006;26:130–133.

4. Дроздов А.А. Алюминий. Тринадцатый элемент: энциклопедия. Москва: Библиотека РУСАЛа, 2007;239.

5. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металло-ведение литейных алюминиевых сплавов. Москва: МИСиС, 2005;376.

6. Javidani M., Larouche D. Application of cast Al-Si alloys in internal combustion engine components. International Materials Reviews. 2014;59(3):132–158.

7. Марукович Е.., Стеценко В.Ю. Проблема модификации алюминиево-кремниевой эвтектики силуминов. Путирешения. Литьеиметаллургия. 2018;2:12–15.https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-2-12-15

8. Samat S., Omar M.Z., Baghdadi A.H., Mohamed I.F., Aziz A.M. Mechanical properties and microstructures of a modified Al–Si–Cu alloy prepared by thixoforming process for auto-motive connecting rods. Journal of Materials Research and Technology. 2021;10:1086–1102.

9. Модификация структуры и свойств эв-тектического силумина электронно-ионно-плазменной обработкой/ А.П. Ласковнев, Ю.Ф. Иванов, Е.А. Петрикова и др.; под ред. А.П. Ласковнева. Минск: Беларус. Наука, 2013;287.

10. Sigworth G.K. The modification of Ai-Si cast-ing alloys: important practical and theoretical aspects. International Journal of Metalcasting. 2008;2(2):19–40. https://doi.org/10.1007/BF03355425

11. Stepanova E.N., Grabovetskaya G.P., Mishin I.P., Teresov A.P.,Syrtanov M.S.Structure and mechanical properties of the Zr-Nb-H system alloys afterpulsed electronbeamexposure. AIP Conference Proceedings: Proceedings of the Advanced Materials with Hierarchical Structure for New Technologies and Reliable Structures. 2018;251(1):020295. https://doi.org/10.1063/1.5083538.

12. Bestetti M., Andrea L.H., Batuhan A., et al. In-vestigation on the properties of anodic oxides grown on aluminium-silicon alloys irradiated by pulsed electron beam. Materials. Technolo-gies. Design. 2023;5(3(13)):109–122. https://doi.org/10.54708/26587572_2023_5313109

13. Гэн Я., Панченко И.А., Коновалов С.В., Иванов Ю.Ф., Чен С. Влияние электронно-пучковой обработки на структуру аддитивного сплава Al –Mg. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2023;2(44):13–19. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-2(44)-13-19; EDN: HEJAEC.

14. Романов Д.А., Будовских Е.А., Жмакин Ю.Д.,Громов В.Е. Опыт и перспективы использования электровзрывной установки ЭВУ 60/10 для модификации поверхности мате-риалов. Известия вузов. Черная металлургия. 2011;(6):19–23. EDN:QCFHBX.

15. Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов/ Под общ. ред. Н.Н. Коваля и Ю.Ф. Иванова. Томск: Изд-воНТЛ, 2016;312.

16. Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Pub-lishing, 2016;196.

17. Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Microscopy. Characterization of Nanomaterials.New York: Springer, 2014;717.

18. Fultz B., Howe J.Transmission Electron Microscopy and Diffractometry of materials, fourth edition. Berlin: Springer, 2013;764.

19. Thomas J., Gemming T. Analytical transmis-sion Electron Microscopy. Dordrecht: Springer Netherlands, 2014;348.

20. Liu Y.R., Zhang K.M., Zou J.X., LiuD.K., Zhang T.C. Effect of the high current pulsed electron beam treatment on the surface micro-structure and corrosion resistance of a Mg-4Sm alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2018;741:65–75. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.227

21. Zhang T.C.,Zhang K.M., Zou J.X., Yan P., Yang H.Y., Song L.X., Zhang X. Surface mi-crostructure and property modifications in a Mg-8Gd-3Y-0.5Zr magnesium alloy treated by high current pulsed electron beam. Journal of Alloys and Compounds.2019;788:231–239. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.02.130