Структура и свойства силумина, подвергнутого электронно-ионно-плазменному многоцикловому модифицированию

Abstract

Целью работы является разработка методики кратного повышения механических и трибологических свойств сплава Al-Si, заключающейся в многоцикловой обработке в едином вакуумном пространстве поверхностного слоя материала, сочетающей в одном цикле формирование системы «пленка (металл)/(силумин) подложка» и последующее облучение поверхности интенсивным импульсным электронным пучком. В качестве материала исследований был использован сплав Al-Si марки АК12. Обработку силумина проводили на установке «КОМПЛЕКС». В качестве легирующего элемента использовали титан. Толщина напыляемой пленки титана в каждом цикле обработки 0.5 мкм. Количество циклов легирования 1, 5 и 10. Процесс поверхностного легирования заключался в последовательной реализации следующих видов обработки материала: ионная очистка и нагрев в аргоновой плазме несамостоятельного дугового разряда с накаленным и полым катодами с подачей отрицательного смещения на образец (начальный нагрев образцов до заданной температуры, очистка и активация обрабатываемой поверхности); плазмо-ассистированное электродуговое нанесение металлической (при использовании аргоновой плазмы) пленки; электронно-пучковая обработка системы «пленка (титан)/(силумин) подложка» с использованием низкоэнергетичного интенсивного импульсного электронного пучка микросекундной длительности. В результате выполненных исследований установлено, что многоцикловое легирование силумина титаном приводит к растворению в поверхностном слое толщиной до 50 мкм включений кремния и интерметаллидов, формированию субмикро- нанокристаллической многофазной структуры, характеризующейся высокими значениями микротвердости и износостойкости, превосходящими соответствующие характеристики литого силумина в 1.4 и 15 раз.