blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-10-775-780blackmet-747Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СПЛАВОВ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ СИСТЕМЫ ПЛЕНКА – ПОДЛОЖКА ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ. СООБЩЕНИЕ 2FORMATION OF SURFACE ALLOYS AT MELTING OF FILM-SUBSTRATE SYSTEM BY HIGH-INTENSITY PULSED ELECTRON BEAM. REPORT 2ИвановЮ. Ф.IvanovYu. F.

д.ф.-м. н., ведущий научный сотрудник, профессор

Dr. Sci. (Phys.–Math.), Leading Researcher,Professor

yufi55@mail.ruДенисоваЮ. А.DenisovaYu. A.

к.ф.-м. н., младший научный сотрудник, научный сотрудник лаборатории низкотемпературной плазмы

Cand. Sci. (Phys.-math.), Research Associate of the Laboratory of Low-temperature Plasma

ТересовА. Д.TeresovA. D.

ведущий электроник, младший научный сотрудник лаборатории низкотемпературной плазмы

Leading Electronic Engineer of the Laboratory of Low-temperature Plasma

КрысинаО. В.KrysinaO. V.

младший научный сотрудник, младший научный сотрудник лаборатории низкотемпературной плазмы

Junior Researcher of the Laboratory of Low-temperature Plasma

Институт сильноточной электроники СО РАН (634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 2/3) Национальный исследовательский Томский государственный университет (634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 36)РоссияInstitute of High Current Electronics of SB RAS (2/3, Akademicheskii ave., Tomsk, 634055, Russia) National Research Tomsk State University (36, Lenina ave., Tomsk, 634050, Russia)Russian Federation2015281120155810775780Copyright © Иванов Ю.Ф., Денисова Ю.А., Тересов А.Д., Крысина О.В., 20152015Иванов Ю.Ф., Денисова Ю.А., Тересов А.Д., Крысина О.В.Ivanov Y.F., Denisova Y.A., Teresov A.D., Krysina O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/747

Рассмотрены результаты анализа элементного и фазового составов, дефектной субструктуры поверхностного слоя стали 40Х, подвергнутой легированию путем облучения системы пленка (алюминий или титан) – подложка (сталь 40Х) высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Показано, что облучение системы пленка (титан) – подложка (сталь 40Х) импульсным электронным пучком сопровождается легированием стали на глубину расплавленного слоя (толщиной приблизительно 15 мкм); образованию поликристаллической (с субмикронным размером зерен) структуры на основе α-фазы, упрочненной наноразмерными частицами карбида титана. Облучение системы пленка (алюминий) – подложка (сталь 40Х) импульсным электронным пучком приводит к легированию тонкого (толщиной приблизительно 2 мкм) поверхностного слоя стали, что обусловлено испарением алюминия с поверхности стали; формированию мартенситной структуры, упрочненной наноразмерными алюминидами железа.

The paper presents the results of the analysis of the elementaland phase composition, defect substructure of the 40Cr steel surfacelayer, subjected to alloying by irradiation of fi lm (aluminum or titanium) – substrate (40Cr steel) system by high-intensity pulsed electron beam. It is shown that irradiation of fi lm (titanium) – substrate (40Cr steel) system by pulse electron beam is accompanied by steel alloying to a depth of the molten layer (with the thickness of approximately 15 μm); the formation of polycrystalline (with submicron grain size) of the structure on the basis of α-phase, hardened with nanosized particles of titanium carbide. The irradiation of fi lm (aluminum) – substrate (40Cr steel) system with pulse electron beam leads to the alloying of thin (approximately 2 μm) of the steel surface layer, due to the evaporation of the aluminum from the steel surface; the formation of a martensite structure, hardened by nanosized iron alu-minides.

сталь 40Хсистема пленка – подложкаструктуравысокоинтенсивный импульсный электронный пучок40Cr steelthe film/substrate systemstructurehigh-intensity pulsed electron beamReferencesIvanov Yu.F., Denisova Yu.A., Teresov A.D., Krysina O.V. Formation of surface alloys at melting of fi lm/substrate system by high-intensity pulsed electron beam. Report 1. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2015, Vol. 58, no. 8, pp. 583–588. (In Russ.).Ivanov Yu.F., Denisova Yu.A., Teresov A.D., Krysina O.V. Formation of surface alloys at melting of fi lm/substrate system by high-intensity pulsed electron beam. Report 1. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2015, Vol. 58, no. 8, pp. 583–588. (In Russ.).Marochnik stalei i splavov [Steel and alloy grade guide]. Sorokin V.G. ed. Moscow: Mashinostroenie, 1989. 640 p. (In Russ.).Marochnik stalei i splavov [Steel and alloy grade guide]. Sorokin V.G. ed. Moscow: Mashinostroenie, 1989. 640 p. (In Russ.).Popova L.E., Popov A.A. Diagrammy prevrashcheniya austenita v stalyakh i beta-rastvora v splavakh titana: Spravochnik termista [Diagrams of transformation of austenite in steels and beta-solution in titanium alloys: Handbook of heat-treater]. Moscow: Metallurgiya, 1991. 503 p. (In Russ.).Popova L.E., Popov A.A. Diagrammy prevrashcheniya austenita v stalyakh i beta-rastvora v splavakh titana: Spravochnik termista [Diagrams of transformation of austenite in steels and beta-solution in titanium alloys: Handbook of heat-treater]. Moscow: Metallurgiya, 1991. 503 p. (In Russ.).Utevskii L.M. Difraktsionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallovedenii [Diffraction electron microscopy in physical metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1973. 584 p. (In Russ.).Utevskii L.M. Difraktsionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallovedenii [Diffraction electron microscopy in physical metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1973. 584 p. (In Russ.).Umanskii Ya.S., Skakov Yu.A., Ivanov A.N., Rastorguev L.N. Kristallografi ya, rentgenografi ya i elektronnaya mikroskopiya [Crystallography, X-ray diffraction and electron microscopy]. Moscow: Metallurgiya, 1982. 632 p. (In Russ.).Umanskii Ya.S., Skakov Yu.A., Ivanov A.N., Rastorguev L.N. Kristallografi ya, rentgenografi ya i elektronnaya mikroskopiya [Crystallography, X-ray diffraction and electron microscopy]. Moscow: Metallurgiya, 1982. 632 p. (In Russ.).Krishtal M.M., Yasnikov I.S., Polunin V.I., Filatov A.M., Ul’yanenkov A.G. Skaniruyushchaya elektronnaya mikroskopiya i rentgenospektral’nyi mikroanaliz v primerakh prakticheskogo primeneniya [Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis in the examples of practical application]. Moscow: Tekhnosfera, 2008. 208 p. (In Russ.).Krishtal M.M., Yasnikov I.S., Polunin V.I., Filatov A.M., Ul’yanenkov A.G. Skaniruyushchaya elektronnaya mikroskopiya i rentgenospektral’nyi mikroanaliz v primerakh prakticheskogo primeneniya [Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis in the examples of practical application]. Moscow: Tekhnosfera, 2008. 208 p. (In Russ.).Andrews K.W., Dyson D.J., Keown S.R. Interpretation of electron diffraction patterns. Adam Hilger Ltd., 1971. (Russ.ed.: Andrews K., Dyson D., Keown S. Elektronogrammy i ikh interpretatsiya. Moscow: Mir, 1971. 256 p.).Andrews K.W., Dyson D.J., Keown S.R. Interpretation of electron diffraction patterns. Adam Hilger Ltd., 1971. (Russ.ed.: Andrews K., Dyson D., Keown S. Elektronogrammy i ikh interpretatsiya. Moscow: Mir, 1971. 256 p.).Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem [State diagram of double metallic systems]. Lyakishev N.P. ed. Vol. 1–3. Moscow: Mashinostroenie, 1996-2000. (In Russ.).Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem [State diagram of double metallic systems]. Lyakishev N.P. ed. Vol. 1–3. Moscow: Mashinostroenie, 1996-2000. (In Russ.).Vol A.E. Stroenie i svoistva dvoinykh metallicheskikh sistem. T. II [Structure and properties of double metallic systems. Vol. II]. Moscow: Gos. izdat. fi z.-mat. literatury, 1962. 982 p. (In Russ.).Vol A.E. Stroenie i svoistva dvoinykh metallicheskikh sistem. T. II [Structure and properties of double metallic systems. Vol. II]. Moscow: Gos. izdat. fi z.-mat. literatury, 1962. 982 p. (In Russ.).Kubaschewski Ortrud. Iron – binary phase diagrams. Berlin, 1982. (Russ.ed.: Kubashewski O. Diagrammy sostoyaniya dvoinykh sistem na osnove zheleza: Sprav. Moscow: Metallurgiya, 1985. 184 p.)Kubaschewski Ortrud. Iron – binary phase diagrams. Berlin, 1982. (Russ.ed.: Kubashewski O. Diagrammy sostoyaniya dvoinykh sistem na osnove zheleza: Sprav. Moscow: Metallurgiya, 1985. 184 p.)Yakushin V.L., Aung T.H., Dzhumaev P.S. Modifi cation of the structural-phase state of ferritic-martensitic steels by high-temperature pulsed plasma flows. Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Vol. 4, no. 5, pp. 376–384.Yakushin V.L., Aung T.H., Dzhumaev P.S. Modifi cation of the structural-phase state of ferritic-martensitic steels by high-temperature pulsed plasma flows. Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Vol. 4, no. 5, pp. 376–384.Kalin B.A., Yakushin V.L., Dzhumaev P.S., Pol’skii V.I., Golovchanskii I.A., Fedotov V.T., Sevryukov O.N., Suchkov A.N. Development of a method for producing metal materials with a nanostructured surface layer by treatment with high-energy pulsed plasma. Inorganic Materials: Applied Research. 2011, Vol. 2, no. 3, pp. 218–223.Kalin B.A., Yakushin V.L., Dzhumaev P.S., Pol’skii V.I., Golovchanskii I.A., Fedotov V.T., Sevryukov O.N., Suchkov A.N. Development of a method for producing metal materials with a nanostructured surface layer by treatment with high-energy pulsed plasma. Inorganic Materials: Applied Research. 2011, Vol. 2, no. 3, pp. 218–223.Ivanov Yu.F., Karpii S.V., Morozov M.M., Koval’ N.N., Budovskikh E.A., Gromov V.E. Struktura, fazovyi sostav i svoistva titana posle elektrovzryvnogo legirovaniya i elektronno-puchkovoi obrabotki [The structure, phase composition and properties of titanium after the power translingo alloying and electron beam treatment]. Novokuznetsk: Izd-vo NPK, 2010. 173 p. (In Russ.).Ivanov Yu.F., Karpii S.V., Morozov M.M., Koval’ N.N., Budovskikh E.A., Gromov V.E. Struktura, fazovyi sostav i svoistva titana posle elektrovzryvnogo legirovaniya i elektronno-puchkovoi obrabotki [The structure, phase composition and properties of titanium after the power translingo alloying and electron beam treatment]. Novokuznetsk: Izd-vo NPK, 2010. 173 p. (In Russ.).Glezer A.M., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Sharkeev Yu.P. Nano-materialy: struktura, svoistva, primenenie [Nanomaterials: structure, properties and applications]. Novokuznetsk: Inter-Kuzbass, 2012. 423 p. (In Russ.).Glezer A.M., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Sharkeev Yu.P. Nano-materialy: struktura, svoistva, primenenie [Nanomaterials: structure, properties and applications]. Novokuznetsk: Inter-Kuzbass, 2012. 423 p. (In Russ.).Kurdyumov V.G., Utevskii L.M., Entin R.I. Prevrashcheniya v zheleze i stali [Transformations in iron and steel]. Moscow: Nauka, 1977. 236 p. (In Russ.).Kurdyumov V.G., Utevskii L.M., Entin R.I. Prevrashcheniya v zheleze i stali [Transformations in iron and steel]. Moscow: Nauka, 1977. 236 p. (In Russ.).Babichev A.P., Babushkina N.A., Bratkovskii A.M. etc. Fizicheskie velichiny: Spravochnik [Physical quantities: Reference book]. Moscow: Energoatomizdat, 1991. 1232 p. (In Russ.).Babichev A.P., Babushkina N.A., Bratkovskii A.M. etc. Fizicheskie velichiny: Spravochnik [Physical quantities: Reference book]. Moscow: Energoatomizdat, 1991. 1232 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.