Мікро- та наноструктурні процеси в поверхневих шарах конструкційних сплавів за умов високоенергетичної обробки.

1. Номер державної реєстрації теми - 0109U000406
2. Науковий керівник – д.ф.-м.н., проф. Волошко С.М.
3. Суть розробки, основні результати.

Проведено комплекс експериментальних досліджень, результати яких дозволили встановити вплив режимів ультразвукової ударної обробки (УЗУО) на повітрі, в інертній атмосфері та середовищі рідкого азоту на мікротвердість, тонку мікроструктуру, фазовий та хімічний склад поверхневих шарів алюмінієвого сплаву Д16 та титанового сплаву ВТ6. Визначено, що максимальний ефект зміцнення при обробці на повітрі та в середовищах аргону та гелію не перевищує 200 %; для сплаву Д16 за малої тривалості ультразвукової дії характерним є істотне збільшення мікротвердості (ефект зміцнення), а для більш тривалої обробки – зниження мікротвердості до вихідних значень (ефект знеміцнення). Методику проведення ультразвукової ударної обробки в рідкому азоті за умов всебічного стискання зразка запропоновано вперше – ефект зміцнення сплаву Д16 досягає ~500 %, зменшення значень мікротвердості при збільшенні тривалості обробки не спостерігається. Кріодеформація обумовлює подрібнення вихідної структури сплаву до 15-20 нм при збереженні певної кількості зерен мікронних розмірів.

Відпрацьовано режими УЗУО для формування композиційних покриттів із підвищеною (до 5 разів) мікротвердістю за рахунок втілення до поверхневих шарів сплаву Д16 вуглецевих нанотрубок, дисперсних частинок Al2O3, Ti, Ni, BC.

Виявлено фізичну природу змін хімічного складу приповерхневих шарів низьколегованої сталі під дією плазми газового розряду в різних середовищах. Визначено механізми іонно-індукованої поверхневої сегрегації елементів та аномального проникнення атомів із газорозрядної плазми в об’єм матеріалу. Запропоновано режими обробки для підвищення антикорозійних властивостей поверхні.
Визначено закономірності формування структури та хімічного складу приповерхневих шарів сплавів системи Сo-Сr-Mo медицинського призначення за умов лазерної обробки в різних середовищах. Встановлено, що неоднорідність хімічного складу по площині оплавленої поверхні пов’язана з різною швидкістю перекристалізації та поверхневою сегрегацією елементів сплаву під дією лазерного опромінення. Лазерна обробка сплавів Co-Cr-Mo в середовищі аргону призводить до утворення на поверхні періодичного кільцевого рельєфу, період хвиль якого залежить від густини потужності лазерного опромінення. Вперше виявлене формування нанокристалітів із віссю симетрії п’ятого порядку. Доведено, що основним чинником зниження значень електрохімічних потенціалів є формування на поверхні суцільного шару оксиду хрому Cr2O3.