Кирилл Александрович Осинцев, аспирант кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Сибирский государственный индустриальный университет
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42;
Россия, 443086, Самара, Московское шоссе, 34
Kirill A. Osintsev, Postgraduate of the Chair of Metals Technology and Aviation Materials, Samara National Research University, Siberian State Industrial University
34 Moskovskoe Route, Samara 443086, Russian Federation;
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Виктор Евгеньевич Громов, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Viktor E. Gromov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Сергей Владимирович Воробьев, д.т.н., старший научный сотрудник управления научных исследований
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Sergei V. Vorob’ev, Dr. Sci. (Eng.), Senior Researcher of Department of Scientific Researches
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Юрий Федорович Иванов, д.ф.-м.н., профессор, Сибирский государственный индустриальный университет; ведущий научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники, Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42;
Россия, 634055, Томск, пр. Академический 2/3
Yurii F. Ivanov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Siberian State Industrial University; Chief Researcher of the Laboratory of Plasma Emission Electronics, Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation;
2/3 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055, Russian Federation
Ирина Алексеевна Панченко, к.т.н., заведующий лабораторией электронной микроскопии и обработки изображений
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Irina A. Panchenko, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Электронно-пучковая обработка поверхности является способом модификации материалов, который обеспечивает улучшение механических свойств металлических материалов. За счет высокоскоростного нагрева, испарения, рекристаллизации, а также пластической деформации в поверхности происходит образование дислокаций с высокой плотностью и, как следствие, наблюдается увеличение показателей различных физико-механических свойств, таких как твердость, износостойкость и др. Поскольку в настоящее время высокоэнтропийные сплавы являются относительно новым классом материалов, эффект влияния импульсной электронно-пучковой обработки на дислокационную субструктуру еще не был установлен, в настоящей работе поверхностной обработке с помощью высокоинтенсивного импульсного электронного пучка с плотностью энергии 30 Дж/см2 был подвергнут неэквиатомный высокоэнтропийный сплав системы Co – Cr – Fe – Mn – Ni, изготовленный с помощью проволочно-дугового аддитивного производства. Методом исследования тонких фольг с помощью просвечивающей электронной микроскопии было установлено, что обработка не оказывает влияния на химический состав сплава, однако приводит к серьезным изменениям дислокационной субструктуры. Выявлено немонотонное изменение скалярной плотности дислокаций, достигающее максимального значения 5,5∙1010 см–2 на расстоянии 25 мкм от поверхности облучения. Показано, что на этом расстоянии от поверхности формируется неразориентированная ячеистая дислокационная субструктура с размерами ячеек от 400 нм до 600 нм. При дальнейшем удалении от поверхности на расстояние до 45 мкм происходит изменение дислокационной субструктуры от ячеистой к ячеисто-сетчатой. На расстоянии 120 – 130 мкм воздействие высокоинтенсивного импульсного электронного пучка не наблюдается – субструктура соответствует субструктуре исходного сплава с хаотическим распределением дислокаций.
High-current pulsed electron beam surface treatment is a method of materials modifying, which improves the mechanical properties of metal materials. Due to high-speed heating, evaporation, recrystallization, as well as plastic deformation, dislocations with high density are formed in the surface and, as a result, an increase in indicators of various physical and mechanical properties, such as hardness, wear resistance, etc., is observed. Since currently high-entropy alloys are a relatively new class of materials, the effect of pulsed electron beam treatment on the dislocation substructure has not yet been established. In this work, a non-equiatomic high–entropy alloy of the Co – Cr – Fe – Mn – Ni system, made using a wire-arc additive manufacturing, was subjected to surface treatment using a high-current pulsed electron beam with an energy density of 30 J/cm2. By the method of studying thin foils using transmission electron microscopy, it was found that the treatment does not affect the chemical composition of the alloy, but leads to serious changes in the dislocation substructure. A nonmonotonic change in the scalar density of dislocations was revealed, reaching a maximum value of 5.5·1010 cm–2 at a distance of 25 µm from the irradiation surface. It is shown that an undirected cellular dislocation substructure with cell sizes from 400 nm to 600 nm is formed at this distance from the surface. With further distance from the surface at a distance of up to 45 µm, the dislocation substructure changes from cellular to cellular-mesh. At a distance of 120 – 130 µm, the effect of a high-current pulsed electron beam is not observed – the substructure corresponds to the substructure of the initial alloy with a chaotic distribution of dislocations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.