postgraduate student of Professor V.M. Finkel Chair of Natural Sciences
аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля
PhD (Engineering), Associate Professor, assistant professor of Professor V.M. Finkel Chair of Natural Sciences
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. 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 им. В.М. Финкеля
The paper presents the comparative analysis of the structure and mechanical properties (microhardness) of the surface layers of the hypoeutectic Al–11Si alloy and hypereutectic Al–20Si alloy exposed to electroexplosive alloying (treatment mode: aluminum foil mass is 58.9 mg; Y2O3 powder mass is 88.3 mg; the discharge voltage is 2.6 kV). During the research, the authors identified that the Al–11Si alloy initial structure mainly consists of the Al solid solution grains. Eutectic grains are located along the grain boundaries and at the joints of aluminum grain boundaries. In the Al–11Si alloy, the aluminum grain size varies from 25 μm to 100 μm, and the Al–Si eutectic grain size varies within 10–30 μm. The hypereutectic composition Al–20Si alloy in the initial state is characterized by the presence of primary silicon inclusions predominantly of a plate-like shape. The sizes of these inclusions reach 120 μm. After electroexplosive alloying, in the Al–11Si alloy, the author identified the formation of a multilayer structure consisting of a highly-porous coating irregular in thickness, a liquid-phase alloying layer, and a heat-affected layer. The modified layer thickness for the Al–11Si alloy varies in the range of 33–60 μm, and for the Al–20Si alloy, the modified layer thickness varies within 20–100 μm. The microhardness value of the initial hypoeutectic Al–11Si alloy was 64 HV0.05, for the hypereutectic Al–20Si alloy – 71 HV0.05. It can be noted that the microhardness of the Al–11Si alloy surface layer exceeds the initial material microhardness more than 2.5 times. In the Al–20Si alloy, the surface layer microhardness exceeds the one of the initial material more than twice. With the increase of the distance from the modification surface, the microhardness decreases and reaches the initial alloy value at the depth of ≈90 μm.
В работе выполнен сравнительный анализ структуры и механических свойств (микротвердости) поверхностных слоев доэвтектического сплава Al–11Si и заэвтектического сплава Al–20Si, подвергнутых электровзрывному легированию (режим обработки: масса алюминиевой фольги – 58,9 мг; масса порошка Y2O3 – 88,3 мг; напряжение разряда – 2,6 кВ). В ходе исследований установлено, что исходная структура сплава Al–11Si преимущественно состоит из зерен твердого раствора Al. Вдоль границ и в стыках границ зерен алюминия располагаются зерна эвтектики. В сплаве Al–11Si размер зерен алюминия варьируется в пределах 25–100 мкм, а размер зерен эвтектики Al–Si изменяется в пределах 10–30 мкм. Cплав Al–20Si заэвтектического состава в исходном состоянии характеризуется наличием включений первичного кремния преимущественно пластинчатой формы. Размеры включений достигают 120 мкм. После электровзрывного легирования в сплаве Al–11Si выявлено формирование многослойной структуры, состоящей из высокопористого покрытия, неоднородного по толщине, слоя жидкофазного легирования и слоя термического влияния. Толщина модифицированного слоя для сплава Al–11Si изменяется в пределах 33–60 мкм, для сплава Al–20Si – в пределах 20–100 мкм. Значение микротвердости исходного доэвтектического сплава Al–11Si составило 64 HV0,05, для заэвтектического сплава Al–20Si – 71 HV0,05. Можно отметить, что микротвердость поверхностного слоя сплава Al–11Si превышает микротвердость исходного материла более чем в 2,5 раза. Для сплава Al–20Si аналогичная разница составляет более чем 2 раза. По мере увеличения расстояния от поверхности модифицирования микротвердость снижается и на глубине ≈90 мкм достигает значения исходного сплава.