Multi-cycle electron-ion-plasma alloying of silumin: structure, properties | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 11. DOI: 10.17223/00213411/62/11/137

Multi-cycle electron-ion-plasma alloying of silumin: structure, properties

The aim of the work is to analyze the results and identify the regularities of the silumin surface layer modifying using multi-cycle combined processing methods. Such processing combines the formation of the «film (metal)/(silumin) substrate» system with subsequent surface irradiation with an intense pulsed electron beam of submillisecond duration in single cycle. The silumin processing was carried out on «COMPLEX» setup. This setup was designed and created in the HCEI SB RAS. Titanium was chosen as the alloying element. The thickness of the deposited titanium film in each processing cycle is 0.5 microns. The number of cycles of alloying 1; 5 and 10. The process of surface alloying consisted in the sequential implementation of ion cleaning and heating in an argon plasma of a non-self-sustained arc discharge with thermionic and hollow cathodes with a negative biasing of the sample (initial samples heating to a predetermined temperature, cleaning and activation of the treated surface); plasma-assisted (using argon plasma) arc deposition of metal film; electron-beam processing of the «film (titanium)/(silumin) substrate» system using a low-energy microsecond pulsed electron beam. It was established that multi-cycle alloying of silumin AK12 with titanium leads to silicon and intermetallic inclusions dissolution in the surface layer up to 30 microns thick and to submicro-nanocrystalline multiphase structure formation. The structure obtained is characterized by high values of microhardness and wear resistance. These values exceed the corresponding characteristics of cast silumin by 1.4 and 14.2 times, respectively.

Download file
Counter downloads: 90

Keywords

силумин, плазма, интенсивный импульсный электронный пучок, система «пленка/подложка», многоцикловая обработка, поверхностный сплав, структура, свойства, silumin, plasma, intense pulsed electron beam, «film/substrate» system, multy-cycle processing, surface alloy, structure, properties

Authors

NameOrganizationE-mail
Ivanov Yu.F.Institute of High Current Electronics SB RASyufi55@mail.ru
Lopatin I.V.Institute of High Current Electronics SB RASlopatin@opeee.hcei.tsc.ru
Petrikova E.A.Institute of High Current Electronics SB RASpetrikova@opee.hcei.tsc.ru
Rygina M.E.Institute of High Current Electronics SB RAS; National Research Tomsk Polytechnic Universityl-7755me@mail.ru
Tolkachev O.S.Institute of High Current Electronics SB RAS; National Research Tomsk Polytechnic Universityole.ts@mail.ru
Shimansky V.I.Belarusian State Universityshymanskiv@mail.ru
Всего: 6

References

Грибков В.А., Григорьев Ф.И., Калин Б.А. и др. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки металлов. - М.: Круглый стол, 2001. - 528 с.
Кадыржанов К.К., Комаров Ф.Ф., Погребняк А.Д. и др. Ионно-лучевая и ионно-плазменная модификация материалов. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 640 с.
Ласковнев А.П., Иванов Ю.Ф., Петрикова Е.А. и др. Модификация структуры и свойств эвтектического силумина электронно-ионно-плазменной обработкой. - Минск: Белорусская наука, 2013. - 287 с.
Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов / под общ. ред. Н.Н. Коваля, Ю.Ф. Иванова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 312 с.
Золотаревский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. - М.: МИСиС, 2005. - 376 с.
Волочко А.Т. // Литье и металлургия. - 2015. - Т. 4. - № 81. - С. 38-45.
Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. - М.: Техносфера, 2004. - 384 с.
Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. - М.: Металлургия, 1973. - 584 с.
Эндрюс К., Дайсон Д., Киоун С. Электронограммы и их интерпретация. - М.: Мир, 1971. - 256 с.
 Multi-cycle electron-ion-plasma alloying of silumin: structure, properties | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 11. DOI: 10.17223/00213411/62/11/137

Multi-cycle electron-ion-plasma alloying of silumin: structure, properties | Izvestiya vuzov. Fizika. 2019. № 11. DOI: 10.17223/00213411/62/11/137