Лазерная обработка алюминиевых сплавов
Научная библиотека 08.08.2024 Комментарии к записи Лазерная обработка алюминиевых сплавов отключеныВолчок И.П., Широкобокова Н.В., Митяев А.А. // ЖУРНАЛ Литьё и металлургия. 2010
Благодаря высокой коррозионной стойкости и малой плотности алюминиевые сплавы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности. Основным недостатком этих сплавов являются низкие твердость, прочность и износостойкость. В работах [1-4] показано, что в результате поверхностной лазерной обработки (ЛО) достигается диспергизация структуры, возрастание дефектов кристаллического строения, формирование метастабильных фаз и, как следствие, повышение твердости алюминия и его сплавов. Влияние ЛО на другие свойства алюминиевых сплавов изучено в меньшей мере.
В связи с этим целью работы было изучение влияния ЛО на структуру, твердость, абразивную износостойкость и кавитационную стойкость вторичного сплава АК8М3 с возрастающим от 0,40 до 1,45% содержанием железа. Известно, что железо является одним из основных примесных элементов, образующих интерметаллиды неблагоприятной формы, оказывающие отрицательное влияние на механические и служебные свойства алюминиевых сплавов. При выполнении настоящего исследования предполагалось, что диссоциация интер-металлидов и переход железа в твердый раствор в результате ЛО будут способствовать повышению твердости, износостойкости и кавитационной стойкости силумина АК8М3. ЛО проводили на импульсном лазере «КВАНТ-12» (режим оплавления поверхности, т = 4 мс, 1 = 0,6943 мкм, перекрытие дорожек — 30%).
Согласно металлографическим исследованиям, структура сплава с 0,4% железа в исходном (литом) состоянии состояла из дендритов А1, эвтектики, а также интерметаллидных фаз: дисперсных включений СиА12 и крупных пластинчатых Al5SiFe, неравномерно распределенных в объеме сплава (рис. 1, а). Повышение содержания железа привело к увеличению объемной доли включений
и огрублению структуры в результате изменения морфологии железосодержащих фаз (рис. 1, б, в).
После ЛО в зоне лазерного воздействия произошло образование высокодисперсного твердого раствора, растворение эвтектики и интерметал-лидных фаз (рис. 1, г, д). При этом в некоторых сплавах на границе зоны лазерного воздействия и матрицы наблюдались неразрушенные кристаллы кремния и фазы Al5SiFe. Такие структурные изменения были характерны для всех образцов и привели более чем к 2-кратному повышению микротвердости, при этом максимальная твердость наблюдалась около поверхности образца, с увеличением расстояния от поверхности микротвердость уменьшалась (рис. 2). На микротвердость также влияло содержание железа: чем выше была его концентрация, тем более высокие показатели И были получены (рис. 3). Двойная ЛО приводила к образованию более гомогенной структуры и увеличению толщины проплавленного слоя.
Мелкодисперсная легированная структура поверхности, получаемая при обработке лазером, позволила повысить кавитационную стойкость, при этом четко просматривалась оптимальная концентрация железа в сплаве, равная примерно 1%.
Основной причиной снижения кавитационной стойкости при содержании железа свыше 1% явилось существенное охрупчива-ние упрочненного лазерной обработкой слоя.
Полное содержание на https://cyberleninka.ru/article/n/lazernaya-obrabotka-alyuminievyh-splavov/pdf