Изменения в приповерхностном слое стали, обработанной импульсным электронным пучком

  • Наталья Ипполитовна Поляк Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Виктор Михайлович Анищик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Валерий Васильевич Ходасевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследовано влияние облучения импульсным электронным пучком с энергией Е = 300 кэВ, количеством импульсов N = 100, длительностью импульса τ = 50 нс и плотностью тока J = 3 А/см2 на морфологию поверхности и физико-механические свойства приповерхностного слоя закаленной стали марки 65. Обнаружено, что обработка образцов электронным пучком приводит к формированию более развитого рельефа поверхности (с конусовидными образованиями различных размеров) в результате радиационной эрозии, а также к перераспределению атомов углерода в приповерхностном слое, обусловленному сверхбыстрым нагревом и резким охлаждением и появлением вследствие этого высокой концентрации вакансий и полей напряжений, оказывающих влияние на синтез оксикарбидов сложного состава. Выявлено изменение физико-механических свойств (микротвердости по Виккерсу (HVμ), твердости по Мартенсу (HM), твердости (HIT), модуля Юнга (EIT), ползучести (СIT), работы упругой деформации (Wel), полной работы, совершенной при индентировании (Wtotal), упругой составляющей работы (ηIT) и упругого восстановления (R)) модифицированного слоя стали. Показано, что изменение параметров тонкой структуры (периода кристаллической решетки, величины микронапряжений, размера блоков мозаики), определенных с помощью рентгеноструктурного анализа, коррелирует с изменением ее физико-механических свойств.

Биографии авторов

Наталья Ипполитовна Поляк, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры физики твердого тела и нанотехнологий физического факультета

Виктор Михайлович Анищик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры физики твердого тела и нанотехнологий физического факультета

Валерий Васильевич Ходасевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; ведущий специалист по учебному оборудованию кафедры физики твердого тела и нанотехнологий физического факультета

Литература

  1. Didenko AN, Ligachev AE, Kurakin IB. Vozdeistvie puchkov zaryazhennykh chastits na poverkhnost’ metallov i splavov [The effect of charged particle beams on the surface of metals and alloys]. Moscow: Energoatomizdat; 1987. 184 p. Russian.
  2. Klopotov AA, Ivanov YuF, Vlasov BA, Potekaev AI. [Thermodynamic analysis of phase formation in stainless steel treated with a high-intensity pulsed electron beam]. In: Samsonov VM, Sdobnyakov NYu, editors. Fiziko-khimicheskie aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov. Vypusk 8 [Physical and chemical aspects of the study of clusters, nanostructures and nanomaterials. Issue 8]. Tver: Tver State University; 2016. p. 155–163. Russian. EDN: XERSOX.
  3. Rykalin NN, editor. Vozdeistvie kontsentrirovannykh potokov energii na materialy [The effect of concentrated energy flows on materials]. Moscow: Nauka; 1985. 246 p. Russian.
  4. Bleikher GA, Krivobokov VP. The effect of powerful impulse charged particle beam parameters on intensity and energy efficiency of metal surface erosion. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2013;2:48–54. Russian. DOI: 10.17073/1997-308X-2013-2-48-54.
  5. Pogrebnjak AD, Kul’ment’eva OP. Structure-phase transformations in near-surface layers and properties of metal materials after pulse influence of particle beams. Physical Surface Engineering. 2003;1(2):108–136. Russian.
  6. Egorov I, Esipov V, Remnev G, Kaikanov M, Lukonin E, Poloskov A. A high-repetition rate pulsed electron accelerator. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2013;20(4):1334–1339. DOI: 10.1109/TDEI.2013.6571453.
  7. Poliak NI, Anishchik VM, Khodasevich VV, Victorovsky ND, Karavaeva VS, Egorov IS. [Structural and phase changes in steel, irradiated by a pulsed electron beam]. In: Rubanik VV, editor. Perspektivnye materialy i tekhnologii. Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma; 21–25 avgusta 2023 g.; Minsk, Belarus’ [Advanced materials and technologies. Proceedings of the International symposium; 2023 August 21–25; Minsk, Belarus]. Minsk: Information and Computing Centre of the Ministry of Finance of the Republic of Belarus; 2023. p. 204–206. Russian.
  8. Oliver WC, Pharr GM. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research. 1992;7(6):1564–1583. DOI: 10.1557/JMR.1992.1564.
  9. Tkachenko EA, Postnikov DV. Calculation of stresses under irradiation of metal alloys. Omsk Scientific Bulletin. 2013;123:29–31. Russian.
Опубликован
2024-05-29
Ключевые слова: импульсный электронный пучок, сталь, морфология поверхности, фазовый состав, структура, твердость, модуль Юнга
Как цитировать
Поляк, Н. И., Анищик, В. М., & Ходасевич, В. В. (2024). Изменения в приповерхностном слое стали, обработанной импульсным электронным пучком. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 84-92. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6205
Выпуск
№ 2 (2024): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).