Синтез композита эвтектического состава системы Al–Cu/C на поверхности сплава Д16 высокочастотной ударной обработкой

M. A. Васильев$^{1}$, С. M. Волошко$^{2}$, В. И. Закиев$^{3}$, A. П. Бурмак$^{2}$, Я. И. Mатвиенко$^{1}$, A. Д. Рудь$^{1}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{3}$Национальный авиационный университет, просп. Любомира Гузара, 1, 03058 Киев, Украина

Получена: 21.09.2021. Скачать: PDF

Проведена высокочастотная ударная обработка (ВЧУО) сплава Д16 с добавлением в деформационную зону порошка Al–Cu/C эвтектического состава после помола в течение 8 часов. Исследовано и сопоставлено структуру и механические свойства поверхностных слоёв сплава после ВЧУО на воздухе при комнатной температуре в течение 50 с без и с добавлением порошка. Показано, что максимальный эффект упрочнения (увеличение микротвёрдости в $\sim$3,5 раза) наблюдается после ВЧУО образца с порошком. По данным склерометрических исследований методом многоразового царапания, наименьшее значение средней глубины проникновения индентора (от 1,2 мкм после 1-го до 2,3 мкм после 8-го прохода) наблюдается для образца после такой же обработки. Кроме того, вышеупомянутые результаты также подтверждаются исследованием трёхмерного рельефа поверхностей. Так, наиболее высокие значения параметров шероховатости ($R_a$ = 1,31 мкм, $R_z$ = 4,49 мкм) и увеличение площади (на 12,4%) поверхности сплава наблюдаются после ВЧУО с порошком. Методом рентгеноструктурного фазового анализа показано, что такая обработка способствовала формированию композита на поверхности сплава Д16, который содержит метастабильную Al$_4$Cu$_9$ и стабильную Al$_2$Cu интерметаллические фазы. Рассмотрено влияние добавления порошка в процессе ВЧУО на модификацию структуры и уровень физико-механических свойств поверхности сплава Д16.

Ключевые слова: высокочастотная ударная обработка, сплав Д16, порошки Al–Cu/C, композит, микротвёрдость, поверхность.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i11/1455.html

PACS: 61.05.cp, 62.20.Qp, 64.60.My, 68.35.Gy, 81.40.Pq, 81.65.-b


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. J-P. Immarigeon, R. T. Holt, A. K. Koul, L. Zhao, W. Wallace, and J. C. Beddoes, Mater. Charact., 35, No. 1: 41 (1995). Crossref
  2. R. Casati and M. Vedani, Metals, 4, No. 1: 65 (2014). Crossref
  3. I. Borner and J. Eckert, Mater. Sci. Eng. A, 54: 226 (1997).
  4. S. M. Zebarjad and S. A. Sajjadi, Mater. Design., 27: 684 (2006). Crossref
  5. Hartaj Singh, Sarabjit, Nrip Jit, and Anand K. Tyagi, J. Engineering Research and Studies, 2: 72 (2011).
  6. F. Bonollo, A. Moret, S. Gallo, and C. Mus, La Metallurgia Italiana, 6: 49 (2004).
  7. Г. А. Косников, В. А. Баранов, С. Ю. Петрович, А. В. Калмыков, Литейное производство, 2: 4 (2012).
  8. D. W. Wolla, M. J. Davidson, and A. K. Khanra, Mater. Design., 59: 151 (2014). Crossref
  9. K. Kim, D. Kim, K. Park, M. Cho, S. Cho, and H. Kwon, Materials, 12, Iss. 9: 1546 (2019). Crossref
  10. Ya. I. Matvienko, S. S. Polishchuk, A. D. Rud, T. M. Mika, V. I. Bondarchuk, and S. O. Demchenkov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 8: 981 (2019). Crossref
  11. P. Wang, L. Deng, K. P. Prashanth, S. Pauly, J. Eckert, and S. Scudino, J. Alloys Compd., 735: 2263 (2018). Crossref
  12. V. G. Efremenko, Yu. G. Chabak, A. Lekatou, A. E. Karantzalis, K. Shimizu, V. I. Fedun, A. Yu. Azarkhov, and A. V. Efremenko, Surface and Coatings Technology, 304: 293 (2016). Crossref
  13. Г. І. Прокопенко, С. М. Волошко, І. Є. Котенко, А. П. Бурмак, Наукові вісті НТУУ «КПІ», № 3: 42 (2009).
  14. Г. И. Прокопенко, А. Л. Березина, С. М. Волошко, И. Е. Котенко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 32, № 3: 397 (2010).
  15. С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, І. Є. Котенко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 33, № 12: 1659 (2011).
  16. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Handbook of Mechanical Nanostructuring (Wiley-VCH: 2015), p. 417. Crossref
  17. M. Castillo-Morales, T. P. Berber-Solano, A. Salas-Zamarripa, O. J. Zapata-Hernandez, J. Hernandez-Sandoval, D. F. Ledezma-Ramarez, J. A. Castillo-Elizondo, and J. A. Aldaco-Castaeda, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 108: 157 (2020). Crossref
  18. А. П. Бурмак, Б. М. Мордюк, С. М. Волошко, В. І. Закієв, В. В. Могилко, Металлофиз. новейшие технол., 42, № 9: 1245 (2020). Crossref
  19. Б. М. Мордюк, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, В. В. Могилко, М. М. Ворон, Металлофиз. новейшие технол., 41, № 8: 1067 (2019). Crossref
  20. B. N. Mordyuk, Y. V. Milman, M. O. Iefimov, and K. E. Grinkevych, J. Manufacturing Technol. Res., 9: 121 (2017).
  21. B. N. Mordyuk, S. M. Voloshko, V. I. Zakiev, A. P. Burmak, and V. V. Mohylko, J. Mater. Eng. Performance, 30: 1780 (2021). Crossref
  22. A. Shafiei-Zarghani, S. F. Kashani-Bozorg, and A. Zarei-Hanzaki, Mater. Sci. Eng. A, 500: 84 (2009). Crossref
  23. B. Zahmatkesh and M. H. Enayati, Mater. Sci. Eng. A, 527: 6734 (2010). Crossref
  24. R. S. Mishra, Z. Y. Ma, and I. Charit, Mater. Sci. Eng. A, 341: 307 (2003). Crossref
  25. C. Carreno-Gallardo, I. Estrada-Guel, M. A. Neri, and E. Rocha-Rangel, J. Alloys Compd., 483: 173 (2009). Crossref
  26. A. Daoud, Mater. Lett., 58: 3206 (2004). Crossref
  27. Ya. I. Matvienko, S. S. Polishchuk, A. D. Rud, T. M. Mika, V. I. Bondarchuk, and S. A. Demchenkov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 8: 1035 (2019). Crossref
  28. S. R. Ignatovich, I. M. Zakiev, and D. I. Borisov, Strength Mater, 40: 334 (2008). Crossref
  29. I. Zakiev and E. Aznakayev, JALA—Journal of the Association for Laboratory Automation, 7, No. 5: 44 (2002). Crossref
  30. V. Zakiev, A. Markovsky, E. Aznakayev, I. Zakiev, and E. Gursky, Proc. SPIE 5959, Medical Imaging (Congress on Optics and Optoelectronics) (23 September 2005) (Poland, Warsaw: 2005), vol. 595916. Crossref
  31. Ya. I. Matvienko, S. S. Polishchuk, A. D. Rud, O. Yu Popov, S. A. Demchenkov, and O. M. Fesenko, Materials Chemistry and Physics, 254: 123437 (2020). Crossref
  32. Y. I. Matvienko, A. D. Rud, N. D. Rud, O. M. Fesenko, A. D. Yaremkevich, and V. V. Trachevski, Applied Nanoscience, (2021). Crossref
  33. R. Besson, M.-N. Avettand-Fenoel, L. Thuinet, J. Kwon, A. Addad, P. Roussel, and A. Legrisa, Acta Mater., 87: 216 (2015). Crossref
  34. F. Li, K. N. Ishihara, and P. H. Shingu, Metall. Mater. Trans. A, 22: 2849 (1991). Crossref
  35. M. Storchak, I. Zakiev, and L. Träris, J. Mech. Sci. Technol., 32: 315 (2018). Crossref
  36. O. B. Zgalat-Lozynskyy, O. O. Matviichuk, O. I. Tolochyn, O. V. Ievdokymova, N. O. Zgalat-Lozynska, and V. I. Zakiev, Powder Metall. Met. Ceram., 59: 515 (2021). Crossref
  37. B. N. Mordyuk, S. M. Voloshko, V. I. Zakiev, A. P. Burmak, and V. V. Mohylko, J. Mater. Eng. Performance, 30: 1780 (2021). Crossref
  38. V. A. Mechnik, N. A. Bondarenko, V. M. Kolodnitskyi, V. I. Zakiev, I. M. Zakiev, S. R. Ignatovich, S. N. Dub, and N. O. Kuzin, Powder Metall. Met. Ceram., 58, Nos. 11–12: 679 (2020). Crossref