Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 669/713-048/25 Doi: 10.31772/2587-6066-2021-22-2-371-382
Структурно-фазовое состояние и свойства заэвтектического силумина, обработанного импульсным электронным пучком
Иванов Ю. Ф., Ереско С. П., Клопотов А. А., Рыгина М. Е., Петрикова Е. А., Тересов А. Д.
Институт сильноточной электроники СО РАН; Российская Федерация, 634055, г. Томск, просп. Академический, 2/3. Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. Томский государственный архитектурно-строительный университет; Российская Федерация, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2. Национальный исследовательский Томский политехнический университет; Российская Федерация, 634055, г. Томск, ул. Ленина, 34.
Силумины заэвтектического состава являются перспективными современными материалами широкого назначения (машиностроение, авиация, приборостроение, медицина и т. д.). Недостатками заэвтектических силуминов, существенно ограничивающих сферу их применения, являются поры и раковины, крупные (порядка 100 мкм) включения вторых фаз пластинчатой и игольчатой формы. В результате выполненных в работе исследований продемонстрирована возможность формирования в поверхностном слое силумина структурно-фазовых состояний, размер и морфология кристаллитов которых может целенаправленно изменяться в пределах от десятков микро-метров до десятков нанометров. Выявлены режимы облучения, позволяющие более чем в 5 раз повысить микротвердость (15 Дж/см2, 150 мкс, 0,3 с–1, 5 имп.) и более чем в 3 раза повысить износостойкость (50 Дж/см2, 150 мкс, 0,3 с–1, 5 имп.) силумина.
Ключевые слова: силумин заэвтектического состава, импульсный электронный пучок, структу-ра, износостойкость, твердость.
References

1.  Władysiak R., Kozuń A. Dębowska K., Pacyniak T. Analysis of Crystallization Process of Intensive Cooled AlSi20CuNiCoMg Alloy // Archives of foundry engineering. 2017. Vol. 17(2).
Р. 137–144.

2.  Марукович Е. А. Стеценко В. Ю. Получение отливок из заэвтектического силумина методом литья закалочным затвердеванием // Литье и металлургия. 2005. № 2(34). Р. 142–144.

3.  Piаtkowskia J., Wieszałab R. Tribological Properties of AlSi17Cu5Mg Alloy Modified with
CuP Master Alloy with Various Speeds of Friction // Archives of foundry engineering. 2016. Vol. 16. Р. 45–48.

4.  Szymczak T., Gumienny G., Pacyniak T. Effect of Sr and Sb Modificationon the Microstructure and Mechanical Properties of 226 Silumin Pressure Casts // Archives of foundry engineering. 2015. Vol. 15(1). Р. 105–108.

5.  Roik T. A., Gavrysh O. A., Vitsiuk Y. Y. The Functional Properties Acquired by Antifriction Composites Produced from Silumin Grinding Waste // Powder metallurgy and metal ceramics. 2019. Vol. 57, № 9–10. Р. 526–532.

6.  Modification of hypereutectic Al–20 wt%Si alloy based on the addition of yttrium and Al–5Ti–1B modifiers mixing melt / Qinglin Li, Binqiang Li, Jianjun Liu et al. // International Journal of Metalcasting. 2019. Vol. 13. Р. 367–383.

7.  Афанасьев В. К., Прудникова А. Н. Влияние обработки расплава на структуру и прочность промышленного заэвтектического силумина // Вестник ТГУ. 1998. № 3(3). С. 314.

8.  Мартюшев Н. В., Зыкова А. П., Башев В. С. Модифицирование сплава марки АК12 частицами ультрадисперсного порошка вольфрама // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2017. № 3 (76). С. 51–58.

9.  Модификация структуры и свойств эвтектического силумина электронно-ионно-плазменной обработкой / под ред. А. П. Ласковнева. Минск : Беларус. навука, 2013. 287 с.

10.  Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов / под ред. Н. Н. Коваля и Ю. Ф. Иванова. Томск : НТЛ, 2016. 312 с.

11.  ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. М. : Изд-во стандартов. 2008. 6 с.

12.  ГОСТ 2169–69. Кремний технический. М. : Изд-во стандартов. 2001. 6 с.

13.  Коваль Н. Н., Иванов Ю. Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических
и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. 2008. Т. 51, № 5. С. 60–70.

14.  Численное моделирование температурного поля силумина, облученного интенсивным электронным пучком / Ю. Ф. Иванов, Е. А. Петрикова, О. В. Иванова и др. // Известия вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 4. С. 46–51.

15.  Модификация поверхностных слоев металлических материалов низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками / В. П. Ротштейн, Д. И. Проскуровский, Г. Е. Озур,
Ю. Ф. Иванов. Новосибирск : Наука, 2019. 348 с.

16.  Ponweiser N., Richter K.W. New investigation of phase equilibria in the system Al-Cu-Si //
J. Alloys and Compound. 2012. Vol. 512. P. 252–263.

17.  Experimental investigation and thermodynamic modeling of the Al-Cu-Si system / C. Y. He, Y. Du, H. L. Chen et. al. // CALPHAD: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2009. Vol. 33. P. 200–210.

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

19.  Zhang L. M., Lück R. Phase diagram of the Al-Cu-Fe quasicrystal-forming alloy system.
III. Isothermal sections // International Journal of Materials Research. 2003. Vol. 94. P. 108–115.

20.  A thermodynamic description of the Al-Fe-Si system over the whole composition and temperature ranges via a hybrid approach of CALPHAD and key experiments /
Y. Du, J. C. Schuster, Z. K. Liu et. al. // Intermetallics. 2008. Vol. 16. P. 554–570.

21.  Dons A. L. AlFeSi-particles in commercial pure aluminum // Zeitschrift für Metallkunde. 1984. Vol. 75. P. 170–174.

22.  Miyazaki T., Kozakai T., Tsuzuki T. Phase decomposition of Al-Si-Fe ordered alloys //
J. Materials Science. 1986. Vol. 21. P. 2557–2564.

Phase equilibria in FeCu-X (X: Co,Cr,Si,V) ternary systems / C. P. Wang, X. J. Liu, I. Ohnuma et. al. // J. Phase Equilibria. 2002. Vol. 23, № 3. P. 236–245.


Иванов Юрий Федорович – доктор физико-математических наук, доцент, главный научный сотрудник; лаборатория плазменной эмиссионной электроники Института сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН). E-mail: yufi55@mail.ru.

Ереско Сергей Павлович – доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель Российской Федерации, профессор; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. Е-mail: eresko07@mail.ru.

Клопотов Анатолий Анатольевич – доктор физико-математических наук, профессор; Томский государственный архитектурно-строительный университет. E-mail: klopotovaa@tsuab.ru.

Рыгина Мария Евгеньевна – аспирант; Томский политехнический университет; мл. науч. сотр., лаборатория плазменной эмиссионной электроники Института сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН). E-mail: L-7755me@mail.ru.

Петрикова Елизавета Алексеевна – мл. науч. сотр.; лаборатория плазменной эмиссионной электроники Института сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН). E-mail: petrikova@opee.hcei.tsc.ru.

Тересов Антон Дмитриевич – науч. сотр.; лаборатория плазменной эмиссионной электроники Института сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН). E-mail: tad514@yandex.ru.


  Структурно-фазовое состояние и свойства заэвтектического силумина, обработанного импульсным электронным пучком