PhD (Engineering), assistant professor of Professor V.M. Finkel Chair of Natural Sciences
кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля
Doctor of Sciences (Engineering), Professor of Chair of Metallurgy of Ferrous Metals, Rector
доктор технических наук, профессор кафедры металлургии черных металлов, ректор
Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Head of Chair of Material Science in Mechanical Engineering
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения в машиностроении
PhD (Engineering), assistant professor of Professor V.M. Finkel Chair of Natural Sciences
кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Head of Professor V.M. Finkel Chair of Natural Sciences
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, chief researcher
доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник
Using the methods of modern physical material science, the authors investigated the phase and elemental composition of the surface layer of Н12MF die steel exposed to the electroexplosive spraying of the TiC-Ni system composite coating and the subsequent irradiation with the high-intensity electron beam of submillisecond exposure time. The scale of the elements of the coating surface structure after the electroexplosive spraying varies in a very wide range – from hundreds of micrometers to tens or hundreds of nanometers. According to the morphological sign, two layers can be identified in the coating volume: a coating as such and a layer of thermal influence smoothly changing into the sample bulk. The subsequent electron-beam treatment of electroexplosive coatings carried out in the melting mode leads to the significant transformation of a relief, the distribution of elements on the coating surface, and the formation of a structurally and concentrically homogeneous surface layer. The surface relief is smoothed out; a relatively uniform gray contrast with the inclusions of rounded particles on the coating surface is replaced predominantly with gray one that indicates the evener distribution of elements along the surface initiated by the treatment. The authors identified the electron-beam processing modes allowing forming dense high-luster surface layers that have a submicrocrystalline structure based on titanium and nickel carbide. The layers enriched and depleted in the titanium carbide are detected as well. However, the concentration of titanium carbide within each layer slightly depends on the distance to the irradiation surface. This fact indicates the formation of a multilayer structure in the material, where the layers with the increased content of titanium carbide (more solid layers) alternate with the layers with the lowered content of titanium carbide (weaker layers).
Методами современного физического материаловедения выполнены исследования фазового и элементного состава поверхностного слоя штамповой стали Х12МФ, подвергнутого электровзрывному напылению композиционного покрытия системы TiC-Ni и последующему облучению высокоинтенсивным электронным пучком субмиллисекундной длительности воздействия. Масштаб элементов структуры поверхности покрытия после электровзрывного напыления изменяется в очень широком интервале – от сотен микрометров до десятков-сотен нанометров. По морфологическому признаку в объеме покрытия можно выделить два слоя: собственно покрытие и слой термического влияния, плавно переходящий в основной объем образца. Последующая электронно-пучковая обработка электровзрывных покрытий, осуществляемая в режиме плавления, приводит к существенному преобразованию рельефа, распределению элементов на поверхности покрытия и формированию структурно и концентрационно однородного поверхностного слоя. Рельеф поверхности выглаживается; относительно однородный серый контраст с включениями округлых частиц на поверхности покрытия замещается преимущественно серым, что указывает на более равномерное распределение элементов вдоль поверхности, инициированное обработкой. Выявлены режимы электронно-пучковой обработки, позволяющие формировать плотные, с зеркальным блеском поверхностные слои, обладающие субмикрокристаллической структурой на основе карбида титана и никеля. Обнаруживаются также слои, обогащенные и обедненные карбидом титана. При этом концентрация карбида титана в пределах каждого слоя слабо зависит от расстояния до поверхности облучения. Этот факт свидетельствует о формировании в материале многослойной структуры, в которой слои с повышенным содержанием карбида титана (более прочные слои) чередуются со слоями с пониженным содержанием карбида титана (менее прочные слои).