ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

В статье представлены результаты электронно-пучковой обработки диффузионных слоев на основе бора и алюминия на примере стали 20, на базе модернизированного источника электронов с плазменным катодом на основе дугового разряда низкого давления. Введенный контур обратной связи по ионному току в ускоряющем промежутке плазменного источника электронов позволяет повысить управляемость генерации пучка и электрическую прочность ускоряющего промежутка и тем самым обеспечить обработку поверхности образцов стали до заданной температуры. Для обеспечения стабильности процесса электронно-пучковой обработки предлагается предварительный прогрев поверхности до температуры 400–700 ? импульсами воздействия с контролируемым током разряда. На основном этапе электронно-пучковой обработки температура поверхности диффузионных составляет ~1900 ?. Для обеспечения данного диапазона температуры ток разряда регулируется в пределах 20–150  А в течение импульса длительностью 950 мкс, количество импульсов – три (интервал между импульсами 3 с). Обработка электронным пучком при данных режимах приводит к структурной трансформации диффузионного слоя на глубину более 150 мкм и к существенному повышению значений микротвердости. Отработанный режим электронно-пучковой обработки может быть рекомендован как дополнительный метод в технологиях комбинированной модификации диффузионных слоев на основе бора и алюминия.

1. Generation and propagation of high-current low-energy electron beams / V.N. Devyatkov, N.N. Koval, P.M. Schanin, V.P. Grigoryev, T.V. Koval // Laser and Particle Beams. – 2003. – Vol. 21 (2). – P. 243–248. – DOI: 10.1017/S026303460321212X.
2. Электронно-пучковая установка «СОЛО-М» для модификации поверхности металлических и металлокерамических материалов // С.В. Григорьев, В.Н. Девятков, А.В. Миков, П.В. Москвин, А.Д. Тересов // Известия вузов. Физика. – 2014. – Т. 57, № 11-3. – С. 58–62.
3. Equipment and processes of vacuum electron-ion plasma surface engineering / V.N. Devyatkov, Yu.F. Ivanov, O.V. Krysina, N.N. Koval, E.A. Petrikova, V.V. Shugurov // Vacuum. – 2017. – Vol. 143. – P. 464–472. – DOI: 10.1016/j.vacuum.2017.04.016.
4. Широтная и амплитудная модуляция тока пучка для управления его мощностью в течение импульса субмиллисекундной длительности / В.И. Шин, М.С. Воробьёв, П.В. Москвин, В.Н. Девятков, В.В. Яковлев, Н.Н. Коваль, М.С. Торба, Р.А. Картавцов, С.А. Воробьёв // Известия вузов. Физика. – 2022. – Т. 65, № 11. – С. 176–184. – DOI: 10.17223/00213411/65/11/176.
5. Структура, фазовый состав и свойства титана после комплексных упрочняющих технологий / под ред. В.Е. Громова, Ю.Ф. Иванова. – Новокузнецк: СибГИУ, 2015. – 306 с. – (Фундаментальные проблемы современного материаловедения). – ISBN 978-5-7806-0428-0.
6. Модификация поверхности технически чистого титана ВТ1-0 после различных видов обработки / А.В. Ионина, Е.А. Будовских, С.В. Коновалов, Ю.Ф. Иванов, И.А. Панченко, В.Е. Громов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2023. – Т. 13, № 1. – С. 21–31. – DOI: 10.21869/2223-1528-2023-13-1-21-31.
7. Влияние электронно-пучковой обработки на структуру технически чистого титана, подвергнутого усталостному разрушению / С.В. Коновалов, И.А. Комиссарова, А.М. Глезер, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов, С. Чэнь // Деформация и разрушение материалов. – 2019. – № 9. – С. 42–48. – DOI: 10.31044/1814-4632-2019-9-42-48.
8. Формирование и эволюция структуры и фазового состава титана ВТ1-0 при электронно-пучковой обработке, токовом импульсном воздействии и многоцикловой усталости / И.А. Комиссарова, С.В. Коновалов, Д.А. Косинов, А.В. Феоктистов, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов // Антология прочности и пластичности металлов и сплавов при внешних энергетических воздействиях / под ред. В.Е. Громова. – Новокузнецк: СибГИУ, 2018. – С. 62–81.
9. Структура и свойства твердых тел, подвергнутых высокоинтенсивному воздействию (к 65-летию профессора Ю.Ф. Иванова) / под общ. ред. Н.Н. Коваля и В.Е. Громова. – Новокузнецк: Полиграфист, 2020. – 337 с. – ISBN 978-5-91797-285-5.
10. Усталостная долговечность стали мартенситного класса, модифицированной высокоинтенсивными электронными пучками / Ю.Ф. Иванов, Д.А. Бессонов, С.В. Воробьев, В.Е. Громов, С.В. Коновалов, Н.Н. Коваль. – Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2011. – 259 с. – (Фундаментальные проблемы современного материаловедения). – ISBN 978-5-905647-01-7.
11. Усталость сталей, модифицированных высокоинтенсивными электронными пучками / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, С.В. Воробьев, С.В. Горбунов, Д.А. Бессонов, В.В. Сизов, С.В. Коновалов. – Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2012. – 403 с. – (Фундаментальные проблемы современного материаловедения). – ISBN 978-5-905647-02-4.
12. Повышение усталостной выносливости рельсовой стали электронно-пучковой обработкой / К.В. Волков, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, В.А. Гришунин. – Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2013. – 225 с. – (Фундаментальные проблемы современного материаловедения). – ISBN 978-5-905647-06-2.
13. Fatigue of steels modified by high intensity electron beams / V.E. Gromov, Y.F. Ivanov, S.V. Vorobiev, S.V. Konovalov. – Cambridge: Cambridge International Science Publ., 2015. – 272 p. – ISBN 978-1-907343-53-7.
14. Модификация поверхностного слоя штамповых сталей созданием B-Al-слоев химико-термической обработкой / Н.С. Улаханов, У.Л. Мишигдоржийн, А.Г. Тихонов, А.И. Шустов, А.С. Пятых // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2021. – Т. 17, № 12 (204). – С. 557–564. – DOI: 10.36652/1813-1336-2021-17-12-557-564.
15. Koval N.N., Devyatkov V.N., Vorobyev M.S. Electron sources with plasma grid emitters: progress and prospects // Russian Physics Journal. – 2021. – Vol. 63 (10). – P. 1651–1660. – DOI: 10.1007/s11182-021-02219-3.
16. Effect of intensified emission during the generation of a submillisecond low-energy electron beam in a plasma-cathode diode / N.N. Koval, S.V. Grigoryev, V.N. Devyatkov, A.D. Teresov, P.M. Schanin // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2009. – Vol. 37 (10). – P. 1890–1896. – DOI: 10.1109/TPS.2009.2023412.
17. Комплекс уникальных электрофизических установок для эффективной электронно-ионно-плазменной модификации поверхности материалов и изделий «УНИКУУМ» // Портал НТИРФ: сайт. – URL: https://ckp-rf.ru/catalog/usu/434216/ (дата обращения: 06.03.2024).
18. Negative current feedback in the accelerating gap in electron sources with a plasma cathode / M.S. Vorobyov, P.V. Moskvin, V.I. Shin, T.V. Koval, V.N. Devyatkov, S.Y. Doroshkevich, N.N. Koval, M.S. Torba, K.T. Ashurova // Technical Physics. – 2022. – Vol. 67 (6). – P. 747–752. – DOI: 10.21883/TP.2022.06.54422.14-22.
19. Патент № 2746265 C1 Российская Федерация, МПК H05H 15/00, H01J 37/00, H01J 37/06. Способ генерации электронного пучка для электронно-пучковой обработки поверхности металлических материалов: № 2020137779: заявл. 18.11.2020: опубл. 12.04.2021 / М.С. Воробьев, Т.В. Коваль, Н.Н. Коваль [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук.
20. Microstructure and wear behavior of tungsten hot-work steel after boriding and boroaluminizing / U. Mishigdorzhiyn, Y. Chen, N. Ulakhanov, H. Liang // Lubricants. – 2020. – Vol. 8 (3). – DOI: 10.3390/lubricants8030026.
21. Mishigdorzhiyn U., Sizov I. The influence of boroaluminizing temperature on microstructure and wear resistance in low-carbon steels // Materials Performance and Characterization. – 2018. – Vol. 7 (3). – P. 252–265. – DOI: 10.1520/MPC20170074.