Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние двухэтапного поверхностного модифицирования на структуру силуминов Al - 11 % Si и Al - 20 % Si

Ю. А. Шлярова, Д. В. Загуляев, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов, В. В. Шляров, А. Н. Прудников

Аннотация


Исследован доэвтектический сплав Al - 11 % Si и заэвтектический сплав Al - 20 % Si после двухэтапного модифицирования поверхности, сочетающего электровзрывное легирование c последующим облучением импульсным электронным пучком. Определена структура поверхностного слоя после двухэтапной обработки по двум режимам. Двухэтапная обработка сплава Al - 11 % Si приводит к формированию многоэлементного многофазного слоя толщиной " 80 мкм, имеющего субмикро-нанокристаллическое строение. На поверхности сплава Al - 20 % Si независимо от режима модифицирования формируется два слоя - поверхностный и промежуточный, отличающиеся по структуре от силумина. Поверхностный слой многофазный и имеет толщину до 1 мкм. Переходный слой толщиной до 40 мкм сформирован ячейками высокоскоростной кристаллизации, образовавшимися в результате высокоскоростного охлаждения расплавленного слоя. Ячейки разделены тонкими прослойками, образованными наноразмерными частицами - преимущественно кремния.

Ключевые слова


Al - 20 % Si; Al - 11 % Si; двухэтапное модифицирование; микроструктура; поверхностный слой; кристаллизация

Полный текст:

PDF

Литература


Blutmager A., Varga M., Cihak-Bayr U. et al. Wear in hard metal check valves: In-situ surface modification through tribolayer formation in dry contact // Vacuum. 2021. V. 192. P. 110482.

Jiang H., Ren Z., Yi Y. et al. Effect of machining on performance enhancement of superficial layer of high-strength alloy steel // Journal of Materials Research and Technology. 2021. V. 14. P. 1065 - 1079.

Liu Z., Zhang H., Yan Z., Dong P. Enhanced fatigue performance of aluminum alloy through surface strengthening treatment // Materials Letters. 2022. V. 306. P. 130864.

Zhou J., Han X., Li H. et al. Investigation of layer-by-layer laser remelting to improve surface quality, microstructure, and mechanical properties of laser powder bed fused AlSi10Mg alloy // Materials & Design. 2021. V. 210. P. 110092.

Kagramanian A., Stankevich P., Aulin D., Basov A. Efficiency improvement of locomotive-type diesel engine operation due to introduction of resource-saving technologies for cleaning diesel and diesel locomotive systems // Procedia Computer Science. 2019. V. 149. P. 264 - 273.

Denkena B., Dittrich M.-A., Liu Y., Theuer M. Automatic regeneration of cemented carbide tools for a resource efficient tool production // Procedia Manufacturing. 2018. V. 21. P. 259 - 265.

Fanghдnel C., Rautenstrauch A., Symmank C. et al. Multidimensional analysis of process chains regarding the resource-efficient manufacturing of hybrid structures // Procedia CIRP. 2015. V. 26. P. 595 - 600.

Polmear I., StJohn D., Nie J. F., Qian M. Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals (fifth ed.). Boston: Butterworth-Heinemann, 2017. 544 p.

Li R., Liu L., Zhang L. et al. Effect of squeeze casting on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al - xSi alloys // Journal of Materials Science & Technology. 2017. V. 33, Is. 4. P. 404 - 410.

Jung J.-G., Ahn T.-Y., Cho Y.-H. et al. Synergistic effect of ultrasonic melt treatment and fast cooling on the refinement of primary Si in a hypereutectic Al - Si alloy // Acta Materialia. 2018. V. 144. P. 31 - 40.

Lu Z., Zhang L., Wang J. et al. Understanding of strengthening and toughening mechanisms for Sc-modified Al - Si - (Mg) series casting alloys designed by computational thermodynamics // Journal of Alloys and Compounds. 2019. V. 805. P. 415 - 425.

Cai Z., Zhang C., Wang R. et al. Effect of solidification rate on the coarsening behavior of precipitate in rapidly solidified Al - Si alloy // Progress in Natural Science: Materials International. 2016. V. 26, Is. 4. P. 391 - 397.

Birol Y. Microstructural evolution during annealing of a rapidly solidified Al - 12 Si alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2007. V. 439, Is. 1 - 2. P. 81 - 86.

Farag O. F.Comparison of the effect of plasma treatment and gamma ray irradiation on PS - Cu nanocomposite films surface // Results in Physics. 2018. V. 9. P. 91 - 99.

Wei D., Wang X., Wang R., Cui H. Surface modification of 5CrMnMo steel with continuous scanning electron beam process // Vacuum. 2018. V. 149. P. 118 - 123.

Zaguliaev D. V., Ivanov Yu. F., Klopotov A. A. et al. Evolution of strength properties and defect sub-structure of the hypoeutectic A319.0 alloy irradiated by a pulsed electron beam and fractured under tensile stress // Materialia. 2021. V. 20. P. 101223.

Zaguliaev D., Ivanov Yu., Konovalov S. et al. Effect of pulsed electron beam treatment on microstructure and functional properties of Al - 5.4Si - 1.3Cu alloy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2021. V. 488. P. 23 - 29.

Kang N., Mansori M. E. L. A new insight on induced-tribological behaviour of hypereutectic Al - Si alloys manufactured by selective laser melting // Tribology International. 2020. P. 105751.

Zaguliaev D., Gromov V., Rubannikova Yu. et al. Structure and phase states modification of Al - 11 Si - 2Cu alloy processed by ion-plasma jet and pulsed electron beam // Surface and Coatings Technology. 2020. V. 383. P. 125246.

Ivanov Yu., Gromov V., Zaguliaev D., Glezer A. et al. Modification of surface layer of hypoeutectic silumin by electroexplosion alloying followed by electron beam processing // Materials Letters. 2019. V. 253. P. 55 - 58.

Romanov D. A., Budovskikh E. A., Zhmakin Y. D., Gromov V. E. Surface modification by the EVU 60/10 electroexplosive system // Steel in Translation. 2011. V. 41, No. 6. P. 464 - 468.

Коваль Н. Н., Иванов Ю. Ф. Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменным методам обработки. Томск: Изд-во НТЛ, 2016. 304 с.

Громов В. Е., Загуляев Д. В., Иванов Ю. Ф. и др. Структура и упрочнение силумина, модифицированного электронно-ионной плазмой: монография. Новокузнецк: Издательский центр СибГИУ, 2020. 285 с.

Egerton F. R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing, 2016. 196 p.

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

Carter C. B., Williams D. B. Transmission Electron Microscopy. Berlin: Springer International Publishing, 2016. 518 p.

Zaguliaev D., Ivanov Yu., Konovalov S. et al. Effect of electron-plasma treatment on the microstructure of Al - 11 wt% Si alloy // Materials Research. 2020. V. 23(2). P. e20200057.

Zaguliaev D., Konovalov S., Ivanov Y. et al. Microstructure and microhardness of piston alloy Al - 10Si - 2Cu irradiated by pulsed electron beam // Archives of foundry engineering. 2020. V. 20, No. 3. Р. 92 - 98.

Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. М.: Металлургия, 1986. 440 с.

Утевский Л. М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия, 1973. 533 с.

Томас Г., Гориндж М. Дж. Просвечивающая электронная микроскопия материалов. М.: Наука, 1983. 320 с.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2022.12.34-42

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024