ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

В работе теоретически и экспериментально исследуется воздействие лазерного излучения и высокотемпературной плазмы на природу изменения физических свойств аморфно-нанокристаллических материалов, содержащих нанопоры в тонком поверхностном слое. В настоящее время экспериментально установлена возможность одновременного повышения твердости и стойкости к растрескиванию поверхности материала в результате селективного лазерного воздействия. Экспериментальные результаты могут быть объяснены на основе модели селективного воздействия лазерного излучения на отдельные нанопоры. В работе исследована физика лазерного избирательного инициирования процессов залечивания неоднородных/дефектных областей на наноуровне. С использованием предложенной физической модели выявлена специфика избирательного прогрева областей вблизи нанопор, а также влияние наноразмерных дефектов структуры на специфику распространения изотерм. Рассмотрен процесс залечивания нанопор находящихся в неоднородно прогретом поверхностном слое материала под действием ударной нагрузки. Теоретические результаты сопоставлены с экспериментальными данными. Показано, что в результате селективной лазерной обработки удается повысить микротвердость в три-четыре раза, с одновременным ростом стойкости к растрескиванию в условиях локального нагружения пирамидкой Виккерса. Полученные результаты находят объяснение в рамках представлений об избирательном лазерном залечивании нано- и микроразмерных дефектов, расположенных в поверхностном слое материала. Таким образом в работе теоретически и экспериментально изучены физико-механические свойства поверхности конденсированных материалов, находящихся в экстремальном состоянии, вызванном сильным сжатием в условиях одновременного кратковременного нагрева до высоких температур.

1. Абросимова Г.Е., Аронин А.С. Морфология поверхности деформированных аморфно-нанокристаллических материалов и образование нанокристаллов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2018. – № 5. – С. 91–97. – DOI: 10.7868/S0207352818050116.
2. Ушаков И.В., Батомункуев А.Ю. Моделирование комплекса процессов, протекающих в поверхностных слоях наноструктурного многокомпонентного металлического сплава под действием лазерных импульсов // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2016. – Т. 21, № 1. – С. 165–170. – DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-1-165-170.
3. Физика воздействия высокотемпературного импульсного нагрева на дефекты в поверхностном слое металлического сплава / И.В. Ушаков, И.С. Сафронов, А.Д. Ошоров, Z. Wang, Д.Ю. Мупрмцев // Металлург. – 2023. – № 7. – С. 74–79.
4. Ушаков И.В., Сафронов И.С. Влияние лазерной обработки на микротвердость и особенности разрушения тонких лент аморфнонанокристаллического металлического сплава // Физика и химия обработки материалов. – 2013. – № 2. – С. 11–15.
5. Капуткин Д.Е., Дураджи В.Н., Капуткина Н.А. Ускоренное диффузионное насыщение поверхности металлов при электро-химико-термической обработке // Физика и химия обработки материалов. – 2020. – № 2. – С. 48–57. – DOI: 10.30791/0015-3214-2020-2-48-57.
6. Kaputkina L.M., Kaputkin D.E. Structure and phase transformations under quenching and tempering during heat and thermomechanical treatment of steels // Materials Science Forum. – 2003. – Vol. 426–432. – P. 1119–1126. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.426-432.1119.
7. Crack-free Fe-based amorphous coating synthesized by laser cladding / Y. Lu, G. Huang, Y. Wang, H. Li, Z. Qin, X. Lu // Materials Letters. – 2018. – Vol. 210. – P. 46–50. – DOI: 10.1016/j.matlet.2017.08.125.
8. Симонов Ю.В., Ушаков И.В. Механические свойства поверхностных структур титанового сплава ВТ9 после многократной локальной обработки наносекундными лазерными импульсами // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. – 2020. – № 2. – С. 19–35. – DOI: 10.18384/2310-7251-2020-2-19-35.
9. Sohrabi N., Jhabvala J., Logé R.E. Additive manufacturing of bulk metallic glasses – process, challenges and properties: a review // Metals. – 2021. – Vol. 11 (8). – P. 1279. – DOI: 10.3390/met11081279.
10. Влияние термобарического воздействия на нанопористость и свойства аморфных сплавов / В.И. Бетехтин, А.Г. Кадомцев, Т.В. Ларионова, М.В. Нарыкова // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2014. – № 10 (712). – С. 38–42.
11. Selective laser melting of aluminum and its alloys / Z. Wang, R. Ummethala, N. Singh, S. Tang, C. Suryanarayana, J. Eckert, K.G. Prashanth // Materials. – 2020. – Vol. 13 (20). – P. 4564. – DOI: 10.3390/ma13204564.
12. Gladkov S.O., Bogdanova S.B. On the theory of nonlinear thermal conductivity // Technical Physics. – 2016. – Vol. 61 (2). – P. 157–164. – DOI: 10.1134/S1063784216020110.