Формування композитних шарів ультразвуковим ударним обробленням латуні ЛС59-1 із використанням армувальних частинок карбіду кремнію

А. П. Бурмак$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{2,1}$, С. І. Сидоренко$^{1}$, С. М. Волошко$^{1}$, В. В. Могилко$^{1}$

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

Отримано: 13.10.2021. Завантажити: PDF

Досліджено структуру, фазовий склад та механічні властивості композитних покриттів, синтезованих ультразвуковою ударною обробкою (УЗУО) поверхневих шарів двофазної латуні ЛС59-1 із додаванням армувальних частинок SiC різних фракцій (3–5 мкм, 14–20 мкм, 40–50 мкм, 80–100 мкм, 160–200 мкм). Внаслідок інтенсивної пластичної деформації, спричиненої УЗУО, відбувається часткове подрібнення та втілення порошку SiC до приповерхневих шарів латуні. Пропонований підхід дозволяє синтезувати високоміцні композитні покриття товщиною близько $\sim$ 50 мкм. Максимальний ефект зміцнення внаслідок найбільшого ступеня подрібнення кристалітів фазових складових латуні досягається за умов армування порошком SiC з розміром частинок 160–200 мкм. Застосування фракції карбіду кремнію 40–50 мкм дає найкращий результат з точки зору мінімального розміру областей когерентного розсіяння порошку та його більшої об’ємної частки і рівномірності розподілу у поверхневому шарі (рентґеноспектральний мікроаналіз показує мінімальний вміст цинку і міді та максимальну кількість силіцію та вуглецю). Незважаючи на те, що мікротвердість такого покриття дещо нижча, ніж для випадку застосування під час УЗУО порошків більшого розміру, суцільність, однорідність і рівномірність сформованого у цьому випадку покриття є максимальними.

Ключові слова: ультразвукова ударна обробка, інтенсивна пластична деформація, композитне покриття, мікротвердість, фазовий склад.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i01/0097.html

PACS: 43.35.+d, 68.35.Gy, 81.05.Ni, 81.40.Lm, 81.65.-b, 83.10.Tv, 83.50.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. N. S. Mashovets, I. M. Pastukh, and S. M. Voloshko, Appl. Surf. Sci., 392: 356 (2017). Crossref
  2. Ю. Г. Чабак, В. И. Федун, Т. В. Пастухова, В. И. Зурнаджи, С. П. Бережный, В. Г. Ефременко, Вопросы атомной науки и техники, 110, № 4: 97 (2017).
  3. A. Devaraju, A. Kumar, and B. Kotiveerachari, Mater. Des., 45: 576 (2013). Crossref
  4. R. S. Mishra, M. W. Mahoney, S. X. McFaden, N. A. Mara, and A. K. Mukherjee, Scr. Mater., 42: 163 (1999). Crossref
  5. N. Saini, C. Pandey, S. Thapliyal, and D. K. Dwivedi, Silicon, 10: 1979 (2018). Crossref
  6. M. Srivastava, S. Rathee, A. N. Siddiquee, and S. Maheshwari, Silicon, 11: 2149 (2018). Crossref
  7. V. G. Efremenko, Yu. G. Chabak, K. Shimizu, A. G. Lekatou, V. I. Zurnadzhy, A. E. Karantzalis, H. Halfa, V. A. Mazur, and B. V. Efremenko, Mater. Des., 126: 278 (2017). Crossref
  8. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 9: 1269 (2015). Crossref
  9. B. N. Mordyuk, M. O. Iefimov, G. I. Prokopenko, T.V. Golub, and M. I. Danylenko, Surf. Coat. Technol., 204: 1590 (2010). Crossref
  10. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, Y. V. Milman, M. O. Iefimov, K. E. Grinkevych, A. V. Sameljuk, and I. V. Tkachenko, Wear, 319: 84 (2014). Crossref
  11. В. В. Могилко, А. П. Бурмак, М. М. Ворон, І. А. Владимирський, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, Б. М. Мордюк, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 11: 1521 (2018). Crossref
  12. B. N. Mordyuk, S. M. Voloshko, V. I. Zakiev, A. P. Burmak, and V. V. Mohylko, J. Mater. Eng. Perform., 30: 1780 (2021). Crossref
  13. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. М. Волошко, В. І. Закієв, А. П. Бурмак, Д. В. Пефті, Металлофиз. новейшие технол., 42, № 3: 381 (2020). Crossref
  14. Y. N. Petrov, M. A. Vasylyev, L. N. Trofimova, I. N. Makeeva, and V. S. Filatova, Appl. Surf. Sci., 327: 1 (2015). Crossref
  15. A. Moshkovich,V. Perfilyev, I. Lapsker, and L. Rapoport, Wear, 320: 34 (2014). Crossref
  16. S. L. Dudarev, A. A. Semenov, and C. H. Woo, Phys. Rev. B, 67: 094103 (2003). Crossref
  17. T. Thankachan, K. Soorya Prakash, and V. Kavimani, Composites B, 174: 107057 (2019). Crossref
  18. N. Thallapalli, K. Kumar Kandi, and R. Batta, Mater. Today: Proc., 27, No. 3: 1774 (2020). Crossref
  19. I. Dinaharan, S. Karpagarajan, R. Palanivel, and J. David Raja Selvam, Mater. Chem. Phys., 263: 124430 (2021). Crossref
  20. Y. Mazaheri, M. Bahiraei, M. Mahdi Jalilvand, S. Ghasemi, and A. Heidarpour, Mater. Chem. Phys., 270: 124790 (2021). Crossref
  21. А. П. Бурмак, Б. М. Мордюк, С. М. Волошко, В. І. Закієв, В. В. Могилко, Металлофиз. новейшие технол., 42, № 9: 1245 (2020). Crossref