Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 70 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние лазерного легирования порошковыми смесями Cu–Zn–Ti и Si–Cu на структуру и свойства литейного алюминиевого сплава Роман Саврай 1, a,* , Ирина Малыгина 1, b , Алексей Макаров 1, 2, 3, c , Алевтина Осинцева 1, d , Светлана Роговая 1, e , Юрий Колобылин 1, f 1 Институт машиноведения УрО РАН, ул. Комсомольская, 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия 2 Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620108, Россия 3 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002, Россия a https://orcid.org/0000-0001-9873-3621, ras@imach.uran.ru, b https://orcid.org/0000-0002-9463-1473, malygina@imach.uran.ru , c http://orcid.org/0000-0002-2228-0643, avm@imp.uran.ru , d https://orcid.org/0000-0003-0043-8435, osintseva@imach.uran.ru , e https://orcid.org/0000-0002-3895-7284, rogovaya@imach.uran.ru , f https://orcid.org/0000-0002-7831-2624, uramk@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 4 с. 70–84 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-70-84 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.92:620.178 История статьи : Поступила: 01 августа 2019 Рецензирование: 26 сентября 2019 Принята к печати: 07 октября 2019 Доступно онлайн: 15 декабря 2019 Ключевые слова : Литейный алюминиевый сплав Лазерное легирование Микроструктура Фазовый состав Микротвердость Микроиндентирование Абразивная износостойкость Разгаростойкость Финансирование Работа выполнена в рамках Комплекс- ной программы УрО РАН (проект № 18-10-1-40) в части исследованных материалов и способов их обработ- ки и в рамках государственных за- даний ИМАШ УрО РАН по теме № АААА-А18-118020790147-4 и ИФМ УрО РАН по теме № АААА- А18- 118020190116-6 в части измерений микромеханических характеристик и оценки сопротивления упругопласти- ческому деформированию. Электрон- ная сканирующая микроскопия и микромеханические испытания выпол- нены в ЦКП «Пластометрия» ИМАШ УрО РАН. АННОТАЦИЯ Введение. Использование технологий лазерного модифицирования является актуальным и перспективным способом повышения свойств поверхности алюминиевых сплавов. Большой интерес вызывает лазерное легирование алюминиевых сплавов, которое способствует по- вышению их коррозионной стойкости, механических свойств и износостойкости в условиях адгезионного и абразивного изнашивания. Цель работы: исследование возможности повы- шения физико-механических свойств литейного алюминиевого сплава АК7ч путем лазерного легирования порошковыми смесями Cu–Zn–Ti (смесь № 1) и Si–Cu (смесь № 2), нанесенными на поверхность образцов в виде обмазок. Лазерное легирование поверхности образцов прово- дили на СО 2 -лазере непрерывного действия c длиной волны излучения λ = 10,6 мкм. Методы исследования. Оптическая и сканирующая электронная микроскопия, энергодисперсионный микроанализ, рентгеноструктурный фазовый анализ, измерение микротвердости, инструмен- тированное микроиндентирование, испытания на абразивную износостойкость и разгаростой- кость. Результаты и обсуждение. Установлено, что в результате лазерного легирования на по- верхности образцов сплава АК7ч формируются легированные слои глубиной h = 3,5…4,0 мм. Легированные слои имеют дендритно-ячеистую структуру, основными структурными состав- ляющими которой являются твердый раствор α–Al и сетка эвтектических кристаллов кремния по границам дендритных ячеек. В структуре легированных слоев также присутствует интерме- таллид CuAl 2 с размером частиц 1…5 мкм. Лазерное легирование повышает микротвердость сплава АК7ч от 90 до 125 HV 0,025 при легировании смесью № 1 и до 100 HV0,025 при леги- ровании смесью № 2. По данным микроиндентирования легированные слои характеризуются повышеннным сопротивлением упругопластическому деформированию, о чем свидетельству- ет рост параметров R е в 1,2…1,38 раза, H IT /E * в 1,33…1,67 раза и 3 *2 IT H E в 2,14…3,71 раза. Испытания на износостойкость в условиях абразивного изнашивания показали, что лазерное легирование приводит к некоторому росту интенсивности изнашивания Ih (снижению износо- стойкости) алюминиевого сплава АК7ч от (1,49 ± 0,09)10 −3 до (1,82 ± 0,06)10 −3 при легирова- нии смесями № 1 и 2. Однако лазерное легирование сплава АК7ч приводит к повышению его разгаростойкости, что выражается в уменьшении количества и размеров термических трещин. ______ *Адрес для переписки Саврай Роман Анатольевич , к.т.н., зав. лабораторией Институт машиноведения УрО РАН, ул. Комсомольская, 34, 620049, г. Екатеринбург, Россия Тел.: 8 (343) 362-30-14 , e-mail: ras@imach.uran.ru Для цитирования: Влияние лазерного легирования порошковыми смесями Cu–Zn–Ti и Si–Cu на структуру и свойства литейного алюминиевого сплава / Р.А. Саврай, И.Ю. Малыгина, А.В. Макаров, А.Л. Осинцева, С.А. Роговая, Ю.М. Колобылин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 70–84. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-70-84.