Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 4 2019 75 MATERIAL SCIENCE площадь участков эвтектики больше, чем в слое, легированном не содержащей кремний смесью № 1 (см. рис. 3, в , г ). Кроме основных фаз (α–Al, Si), характерных для сплава АК7ч [10], в структуре легированных слоев присутствует интерметаллид CuAl 2 , о чем свидетельствуют рентгеновские дифрактограм- мы поверхности (рис. 4, а , б ). Размер интерме- таллидных частиц CuAl 2 составляет 1…5 мкм (см. рис. 3, в , г ). Отметим, что в слое, легирован- ном смесью № 1 с содержанием 71 мас. % меди (см. табл. 2), частицы CuAl 2 наблюдаются по всей глубине слоя, тогда как в слое, легирован- ном смесью № 2 с содержанием 17 мас. % меди, выделение частиц CuAl 2 происходит на глубине до 0,65…0,70 мм. На рис. 5 представлены данные о распределе- нии элементов в поверхностном слое алюминие- вого сплава АК7ч после лазерного легирования. Видно, что легирующие элементы, за исключе- нием меди, достаточно равномерно распределе- ны по глубине легированных слоев. При этом в слое, легированном смесью № 1, легирующие элементы Cu, Zn и Ti присутствуют по всей глу- бине слоя (рис. 5, а ), а максимальное содержание меди достигает 18,0 мас. %, титана – 0,5 мас. %, цинка – 0,43 мас.%. В слое, легированном сме- сью № 2, на глубине до 0,7 мм максимальное со- держание меди достигает 7,5 мас. % (рис. 5, б ). На большей глубине содержание меди снижает- ся и не превышает 1,18 мас. %. Изменение химического состава по глубине легированных слоев (см. рис. 5) обусловливает Рис. 4. Рентгеновские дифрактограммы алюминиевого сплава АК7ч после лазерного легирования порошковыми смесями № 1 ( а ) и 2 ( б ) Fig. 4. X-ray diffraction patterns for the aluminum alloy after laser alloying with the powder blends no. 1 ( a ) and 2 ( б ) а б наблюдаемые особенности их структуры и фа- зового состава. Согласно диаграмме состояния Al–Cu выделение интерметаллида CuAl 2 воз- можно при содержании меди в твердом растворе более 5,7 мас. %. Поэтому в слое, легированном смесью № 1, выделение частиц CuAl 2 происхо- дит по всей глубине слоя, а в слое, легирован- ном смесью № 2, выделение частиц CuAl 2 про- исходит только на глубине до 0,65…0,70 мм. Неравномерное распределение меди также обу- словливает формирование достаточно крупных (1…5 мкм) частиц CuAl 2 с относительно малым их количеством (см. рис. 3, в , г ). Из рис. 5, а так- же следует, что в результате лазерного легирования смесью № 1 (см. табл. 2) достигается относитель- но небольшое насыщение твердого раствора ти- таном (до 0,5 мас. %) и цинком (до 0,43 мас. %). Вследствие этого в поверхностном слое не на- блюдается ожидаемого выделения интерметал- лида Al 3 Ti и фаз, содержащих цинк (см. рис. 3, в , 4, а ). Это может быть обусловлено большой глу- биной зоны оплавления, а также возможным вы- горанием цинка и титана вследствие недостаточно эффективной защиты зоны обработки. Лазерное легирование приводит к упрочне- нию поверхности и повышает микротвердость алюминиевого сплава АК7ч от 90 до 125 HV 0,025 при легировании смесью № 1 и до 100 HV 0,025 при легировании смесью № 2. Упрочнение при лазерном легировании поверхности алюминие- вых сплавов происходит в результате действия целого ряда факторов, в частности, дисперги- рования структуры, обогащения твердого рас-