Досліджено зміни структури та магнітних характеристик моно- та полікристалічних зразків сплавів Fe - Al - C після імпульсної лазерної обробки (тривалість імпульсу tau_i = 8 мс, енергія імпульсу Е = 10 Дж). Встановлено зменшення намагніченості насичення і залишкової магнітної індукції, а також збільшення коерцитивної сили. Зміни магнітних характеристик пояснено висхідною дифузією легуючих елементів та релаксацією когерентних напружень між кристалічними гратками фазових складових в одноміліметровому приповерхневому шарі оброблених зразків.

Досліджено магнітні характеристики полікристалічних зразків загартованих від 1400 К у воду сплавів Fe - Al - C до і після імпульсного (8 мс) лазерного (10 Дж) впливу з оплавленням поверхні. Максимальні зміни магнітних характеристик після імпульсної лазерної обробки фіксуються на зразках, які мають 2,5 % по масі С і 8 % по масі Al. У цих зразків коерцитивна сила має максимальне значення, яке раніше отримували при тривалих відпалах сплавів аналогічного складу. У зразків з 2 % по масі С і 8 % по масі Al, які оброблялись лазерними імпульсами, фіксували найбільшу величину коерцитивної сили на глибині 0,5 мм від поверхні там, де кристалічна гратка аустеніта не когерентна з кристалічною граткою впорядкованої карбідної фази Fe_4-yAl_yC_x. Збільшення коерцитивної сили пояснили зривом когерентності між кристалічними гратками аустеніту і мартенситу та кристалічною граткою карбіду Fe_4-yAl_yC_x.

Показано, що лазерна імпульсна обробка зразків загартованих сплавів Fe - Al - C призводить до утворення в приповерхневій зоні шарів загальною товщиною 3 - 4 мм, що відрізняються між собою структурним станом аустеніту. Досліджено особливості утворення кристалів мартенситу в цих шарах. Мартенсит, що утворюється, відрізняється за варіантами орієнтацій відносно аустенітної матриці та за ступенем тетрагональності. Ці особливості пояснюються наявністю залишкових термічних спотворень кристалічної гратки аустеніту та порушенням когерентності між кристалічними гратками фазових складників. Встановлено, що в процесі лазерного впливу має місце дифузія легуючих елементів з глибини зразків до поверхні. Отримано закономірності зміни магнітних характеристик після лазерної обробки поверхні крупнокристалічних зразків у залежності від вмісту елементів у сплаві та від відстані до оплавленої поверхні. Максимальні значення магнітних характеристик після лазерного впливу зафіксовано в приповерхневому шарі приблизно 1 мм. Показано, що значний внесок у зміну магнітних характеристик за вищевказаного впливу вносить релаксація когерентних напружень між кристалічними гратками фазових складників.

Досліджено двостадійний процес легування поверхні сталі алюмінієм за допомогою електронного променя. Обговорено й досліджено вплив основних параметрів процесу (потужності, перерізу і швидкості сканування променя) на структуру отриманого легованого шару. Для розгляду структури використано оптичну й електронну мікроскопію. Обговорено проблеми масо- і теплопереносу. Запропоновано одномірне рішення задачі поширення тепла при нагріванні променем двошарової системи субстрата з покриттям.

Дисертацію присвячено дослідженню формування структурного стану моно- та полікристалів заліза та сплавів на його основі в різко нерівноважних умовах імпульсної лазерної обробки. Показано, що значні швидкості нагріву-охолодження при лазерній обробці призводять до пониження температури gamma-alpha-перетворення і утворення gamma-фази. У цьому випадку спостерігається перекристалізація монокристалів alpha-заліза, внаслідок якої формуються полікристалічна складова alpha-заліза із параметром ОЦК решітки, який відповідає вихідному, а при оплавленні у вузькому інтервалі густин енергії відбувається також формування монокристалічних областей gamma-фази із збільшеним параметром ГЦК решітки та значною текстурою. Встановлено, що механічні властивості по глибині зони лазерного впливу визначаються переважно структурними факторами і змінюються по немонотонних кривих з максимумом. Виявлено вплив енергетичних параметрів імпульсного лазерного випромінювання на формування хвилястої мікрогеометрії поверхні. Описано залежність характеру залишкових напруг від режимів лазерної обробки вуглецевих сталей.

Laser treatment of <$E alpha >-Fe single crystals was shown to lead to complex recrystallization of the material with the formation of both polycrystalline and single-crystal structural constituents.

Досліджено орієнтування мартенситу в дебаївських монокристалічних зразках загартованих аустенітних та аустеніто-карбідних високовуглецевих сплавів системи Fе - Аl - С після імпульсного лазерного впливу. Встановлено, що симетрія орієнтувань alpha-мартенситу та їх кількість змінюються в зразках у разі віддалення від обробленої поверхні. Порушення симетрії та зменшення кількості дифракційних відбиттів пояснено впливом залишкових стискальних та розтягальних напружень в зразках.

Досліджено стійкість до низькотемпературного відпуску alpha-мартенситу в аустенітному й аустеніто-карбідному сплавах Fe - Al - C, оброблених лазером. Встановлено, що в цих сплавах alpha-мартенсит стійкіший до низькотемпературного відпуску, ніж alpha-мартенсит в аналогічних сплавах, не оброблених лазером.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.091

Рубрики:

Вплив опромінювання на структуру і властивості заліза та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено вплив попереднього бомбардування іонами <$E roman Ar sup +> на кінетику іонно-стимульованої десорбації кисню з поверхні міді та сплавів Cu - 10 % ат. Ni і Fe - Ni. Виміряно перерізи десорбції кисню для відпалених та іонно-імплантованих матеріалів залежно від іонної дози (<$E 10 sup 15~-~10 sup 18 roman см sup -2>), енергії розпилюючих іонів (0,6 - 8 кеВ) і температури мішені (20 - 200 <$E symbol Р>C). Вивчено кінетику десорбції кисню з поверхонь (100), (110) і (111) кристалів сплавів <$E roman FeNi sub 3> та <$E roman {Fe sub 3 Ni}>. Установлено, що іонне опромінення змінює характер кінетики десорбції, а переріз залежить від дози, складу сплава та щільності пакування грані.

Із використанням методу електронної оже-спектроскопїї досліджено кінетику взаємодії кисню с поверхнею сплава <$E roman FeNi sub 3 >, імплантованого іонами <$E roman Ar sup + > 5 кэВ з дозами <$E 10 sup 15 ~-~ 10 sup 17 roman см sup -2 >, для експозицій <$E roman O sub 2 > до 5000 L. На сплаві, опромінену дозою <$E 10 sup 17 roman см sup -2 >, вивчено кінетику хемосорбції за температур 20 - 300 <$E symbol Р>С. Установлено, що початкова швидкість адсорбції, кількість хемосорбованого кисню та експозиція, за якої на сплаві утворюється оксид, залежать від іонної дози та температури. Виявлено, що хемосорбція кисню в диапазоні експозицій 0 - 10 L стимулює сегрегацію нікелю в поверхневому моношарі сплаву. Оцінено коефіцієнти дифузії компонента, що сегрегує, в сплаві.

Термодинамически оценены растворимость легирующих элементов и стабильность возможных вторичных фаз хромовых и хромоникелевых сталей в составляющих эвтектического теплоносителя <$E roman {Li sub 13 Pb sub 87}>. Показано отрицательное влияние расплава свинца на длительную прочность и пластичность большинства из них. Предложено повышать стабильность характеристик перспективных для ядерной и термоядерной энергетики конструкционных сталей лазерным легированием (модификацией) поверхности цирконием, ниобием или кремнием и бором. На основании анализа изменения микротвердости, структуры и термоэлектродвижущей силы соответствующих покрытий после выдержки в расплаве эвтектики при 350, 500 <$E symbol Р>C на протяжении <$E 10 sup 4~roman r> выявлено, что лазерным легированием можно создать слои длительного защитного действия.

За допомогою методів <$E gamma>-резонансної спектроскопії й електроопору вивчено вплив термообробки, пластичної деформації й ударних хвиль, генерованих дією наносекундних лазерних імпульсів з густиною світлового потоку <$E q> ~ <$E 10 sup 9~roman {Вт "/" см} sup 2>, на фазові перетворення в неіржавіючій сталі Х18Н10Т. Показано, що проходження ударної хвилі в матеріалі призводить до зворотнього мартенситного <$E alpha~symbol О~gamma>-перетворення та підвищення корозійної стійкості в рідкому літії в порівнянні з аустенітом, який утворився в результаті термообробки. Механізм ударно-хвильового утворення аустеніту пов'язується з конкуруючою дією двох факторів: великих стискальних напружень (2 ГПа) та низьким ступенем (<$E epsilon> ~ 0,01) пластичної деформації, а висока корозійна міцність утвореного аустеніту - з селективним розсіюванням ударної хвилі на межах зерен, їх очисткою від домішок і гомогенізацією структури.

Розглянуто поведінку неметалевих вкраплень під час лазерного оплавлення сталей. Установлено, що в зоні термічного впливу внаслідок відмінностей теплофізичних характеристик неметалевих вкраплень та металевої матриці виникають термічні напруження. Досліджено характер руйнування в зоні лазерного впливу та прилеглих зонах. Виявлено утворення тріщин поблизу неметалевих включень. Показано, що тріщини, у разі проходження через неметалеві вкраплення та з'єднання між собою, утворюють канали міграції вкраплень дифузії елементів із зони термічного впливу в зону оплавлення.

Исследовано влияние направления перемещения лазерного луча по поверхности цилиндрического стержня в процессе его закалки на прочность и характер разрушения при скручивании. Закалка образцов, изготовленных из стали 45, по винтовой линии и по образующей создает анизотропию структуры, которая существенно влияет на эти характеристики. Наилучшие результаты получены, когда деформирование стержней совпадает с направлением "закручивания гайки на винт", а именно, когда материал закаленных бороздок работает на сжатие. Закручивание в противоположном направлении, когда закаленные бороздки работают на растяжение, незначительно повышает прочность образцов, однако резко снижает их пластичность.

Досліджено термічну десорбцію дейтерію, імплантованого в сталь Х18Н10Т з енергією 6 кэВ/атом в інтервалі доз <$E (0,1~-~3,0)~cdot~10 sup 16~roman {D sup + "/" см} sup 2>. Установлено, що десорбція характеризується двома стадіями газовиділення, зв'язаними з захопленням дейтерію в приповерхневій області матеріалу. Порівняння експериментальних кривих термодесорбції з розрахованими в припущенні моделі дифузії водню за присутності дефектів дозволяє зробити висновок, що іонно-імплантований дейтерій захоплюється пастками радіаційного походження з енергією зв'язку 0,21 і 0,36 еВ.

Проведено експериментальне дослідження впливу електронного та гамма-опромінення на структуру та магнітні властивості аморфних і нанокристалічних сплавів системи Fe - Si - B. Показано, що динаміка змін структурного фактора аморфних сплавів даного виду під дією електронного та гамма-опромінення якісно однакова. На базі одержаних результатів обгрунтовано два механізми впливу опромінення на структуру аморфних металевих сплавів: радіаційно-стимульовану релаксацію та розупорядкування. Встановлено, що величина та напрям змін висоти першого максимуму структурного фактора, температури Кюрі та кристалізації сплавів Fe - Si - B під дією опромінення істотно залежать від концентрацій кремнію та бору в їх складі. Показано, що відмінність впливу опромінення на ближній порядок і процес кристалізації в аморфних сплавах Fe - Si - B імовірно пов'зана з різними механізмами радіаційно-стимулювальної дифузії атомів кремнію та бору. Встановлено, що в результаті легування сплавів Fe - Si - B нікелем і молібденом відбувається зменшення радіаційної чутливості структурного фактора, температури Кюрі та кристалізації, а також збільшення чутливості - магнітної проникності. Запропоновано якісну модель впливу легування даними елементами на радіаційно-стимульовані структурні зміни в аморфних сплавах на основі Fe - Si - B. Доведено вплив електронного опромінення за кімнатної температури на подальшу кристалізацію аморфно-кристалічного сплаву на основі Fe - Si - B, яка відбувається за механізмом зростання кристалів. Встановлено, що радіаційна чутливість магнітних характеристик нанокристалічних сплавів на базі системи Fe - Si - B - Cu - Nb

Досліджено характер зміни структури і фазових складів системи Fe - Nd - B за умов лазерного оплавлення. Встановлено закономірності зсуву стехіометрічних складів фаз в область, збагачену залізом, залежно від часу лазерного опромінення.

Исследовано влияние лазерного излучения и микролегирования поверхностного слоя карбидом титана (TiC) на изменение структуры и прочностных характеристик низко- и высоколегированных железохромистых сплавов. Установлены отличительные особенности механизмов упрочнения низколегированных и высоколегированных сплавов при лазерном облучении и микролегировании TiC.

Розглянуто особливості впливу попередньої лазерної обробки на фазовий склад, будову і властивості азотованих шарів на сталях. Показано, що якісний та кількісний характер змін в азотованому шарі визначається попередньо сформованим структурно-фазовим станом.