Processing math: 100%

Еволюція структурного стану та мікротвердости поверхні алюмінійового стопу Д16 внаслідок ультразвукового ударного оброблення в різних атмосферах

М. О. Васильєв1, Б. М. Мордюк1, С. І. Сидоренко2, С. М. Волошко2, А. П. Бурмак2

1Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
2Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано: 09.09.2015. Завантажити: PDF

Виконано ультразвукове ударне оброблення (УЗУО) алюмінійового стопу Д16 в хемічно активних і нейтральних середовищах за умов квазигідростатичного стиснення зразка, що забезпечило більш ефективне порівняно з термічним обробленням і стандартними схемами УЗУО зміцнення його поверхні. Показано можливість, одночасно з низькотемпературними процесами деформаційного дисперґування зернистої структури, синтезувати на поверхні алюмінійового стопу Д16 міцні оксидні покриття товщиною у декілька десятків мікрометрів за допомогою УЗУО на повітрі. Доведено, що збільшення мікротвердости (у 2,5 рази) поверхні стопу Д16 УЗУО в інертному середовищі (арґон, гелій) зумовлюється модифікацією дислокаційної структури, деформаційним формуванням нанокристалічної структури, а також виділенням нанорозмірних преципітатів зміцнювальної Sʹ-фази Al2CuMg. Показано унікальну можливість збільшення мікротвердости поверхні стопу Д16 (до 5 разів) УЗУО в середовищі рідкого азоту (77,4 К), зумовлену синергетичним впливом процесів наноструктуризації і механохемічної взаємодії алюмінію з азотом у ході кріодеформації. Запропоновано модельні уявлення стосовно структурно-фазових механізмів зміцнення поверхні стопу Д16.

Ключові слова: наноструктура, поверхня, квазигідростатичне стиснення, кріодеформація, ультразвукове ударне оброблення (УЗУО).

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v37/i09/1269.html

PACS: 43.35.+d, 61.72.Ff, 81.40.Ef, 81.40.Lm, 81.40.Pq, 81.65.-b, 83.10.Tv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. А. В. Белоцкий, В. Н. Винниченко, И. М. Муха, Ультразвуковое упрочнение металлов (Киев: Техника: 1989).
  2. И. И. Муханов, Ю. М. Голубев, Металловед. термич. обраб. мет., № 9: 29 (1969).
  3. А. И. Марков, Применение ультразвука в промышленности (Москва: Машиностроение: 1975).
  4. В. П. Алехин, Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов (Москва: Наука: 1983).
  5. В. Е. Панин, В. П. Сергеев, А. В. Панин, Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесение наноструктурных покрытий (Томск: Изд. ТПУ: 2010).
  6. А. В. Мордвинцева, Применение ультразвука в сварочной технике. Труды МВТУ им. Н. Э. Баумана (Москва: ЦИНТИ Энергомаш: 1959), т. 45, с. 32.
  7. Н. А. Крылов, А. М. Полищук, Физические основы применения ультразвука в промышленности (Ленинград: ЛДНТП: 1970), т. 1, с. 70.
  8. A. A. Kaзимиров, A. A. Грузд, Г. И. Прокопенко, Автоматич. сварка, 7: 38 (1980).
  9. E. Sh. Statnikov, O. V. Korolkov, and V. N. Vityazev, Ultrasonics, 44: e533 (2006). Crossref
  10. И. К. Вагапов, Нелинейные эффекты в ультразвуковой обработке (Москва: Наука и техника: 1987).
  11. E. Statnikov, Physics and Mechanism of Ultrasonic Impact Treatment (Alabama: International Institute of Welding: Document XIII-2004-04) (2004).
  12. E. Sh. Statnikov and V. O. Muktepavel, Welding Int., 17, Iss. 9: 741 (2003). Crossref
  13. Г. И. Прокопенко, А. В. Козлов, Б. Н. Мордюк, В. О. Абрамов, Металлофиз. новейшие технол., 20: 30 (1998).
  14. Б. М. Мордюк, Закономірності структуроутворення та кінетика деформаційних процесів у металевих матеріалах при комбінованих впливах із застосуванням ультразвуку (Автореф. дис.  д-ра фіз.-мат. наук) (Київ: Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України: 2012).
  15. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, J. Sound Vibration, 308: 855 (2007). Crossref
  16. B. N. Mordyuk, M. O. Iefimov, G. I. Prokopenko, T. V. Golub, and M. I. Danylenko, Surf. Coat. Technol., 204: 1590 (2010). Crossref
  17. И. Г. Полоцкий, Металлы, электроны, решётка (Ред. В. Н. Гриднев) (Киев: Наукова думка: 1975), с. 389.
  18. C. A. Rodopoulos, A. Th. Kermanidis, and E. Statnikov, J. Mater. Eng. Perform., 16: 30 (2007). Crossref
  19. X. An, C. A. Rodopoulos, E. S. Statnikov, V. N. Vitazev, and O. V. Korolkov, J. Mater. Eng. Perform., 15: 355 (2006). Crossref
  20. В. А. Кузьменко, Ю. М. Голованев, Ю. Г. Безымянный, Ультразвуковые колебания и их влияние на механические характеристики конструкционных материалов (Киев: Наукова думка: 1986), с. 186.
  21. Y. Huang and P. Prangnell, Acta Mater., 56: 1619 (2008). Crossref
  22. Y. M. Wang and E. Ma, Acta Mater., 52: 1699 (2004). Crossref
  23. Y. M. Wang, Y. M. Chen, F. Zhou, and E. Ma, Nature Lett., 419: 912 (2002). Crossref
  24. Y. B. Lee, D. H. Shin, K. T. Park, and W. J. Nam, Scr. Mater., 51: 355 (2004). Crossref
  25. П. А. Хаймович, Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 89: 28 (2006).
  26. И. А. Гиндин, М. Б. Лазарева, В. П. Лебедев, Я. Д. Стародубов, В. М. Мацевитый, В. И. Хоткевич, Физ. мет. металловед., 24, № 2: 347 (1967).
  27. И. А. Гиндин, Я. Д. Стародубов, В. К. Аксенов, Металлофизика, 2: 49 (1980).
  28. С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, І. Є. Котенко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 33, № 12: 1659 (2011).
  29. А. М. Глезер, Л. С. Метлов, Физика твёрдого тела, 52, № 6: 1090 (2010).
  30. Р. З. Валиев, И. В. Александров, Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией (Москва: Логос: 2000).
  31. Е. Г. Пашинская, Ю. Н. Подрезов, В. В. Столяров, А. В. Завдовеев, И. И. Тищенко, Физика и механика материалов, 15: 26 (2012).
  32. E. Г. Пашинская, А. А. Толпа, М. М. Мышляев, В. В. Гришаев, А. В. Завдовеев, Металлы, № 6: 25 (2011).
  33. E. Pashinska, A. Tolpa, M. Myshlyaev, V. Grishaev, and A. Zavdoveev, Russian Metallurgy (Metally), No. 11: 1045 (2011). Crossref
  34. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and L. F. Yatsenko, Acta Mater., 60: 6223 (2012). Crossref
  35. R. L. Deuis, C. Subramanian, and J. M. Yellup, Compos. Sci. Technol., 57: 415 (1997). Crossref
  36. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, Yu. V. Milman, M. O. Iefimov, K. E. Grinkevych, A. V. Sameljuk, and I. V. Tkachenko, Wear, 319: 84 (2014). Crossref