УПРАВЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ КОРОТКОИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

В работе исследованы физико-механические свойства поверхностного слоя конструкционных титановых сплавов ВТ18у и ВТ9, обработанных лазерными импульсами. Лазерная обработка состоит из серии импульсов длительностью ≈ 20 нс. Использовались различные методы лазерной обработки, которые отличались плотностью мощности, частотой следования импульсов, алгоритмом формирования матрицы облучённых участков и так далее. Исследованы изменения микротвёрдости. Установлены зависимости микротвёрдости от нагрузки на индентор. Показано, что качество формируемой поверхности и её свойства определяются параметрами лазерных импульсов и технологией процесса обработки в целом. Установлены режимы, обеспечивающие повышение микротвёрдости материала, а также стойкости обрабатываемой поверхности к трещинообразованию и разрушению при локальном нагружении. Обсуждены механизмы комплексного улучшения механических свойств поверхностного слоя материала под воздействием лазерной обработки. Существенным достоинством предлагаемого метода обработки является одновременный рост микротвёрдости и стойкости к формированию трещин.

механические свойства, титановые сплавы, поверхностный слой, микротвёрдость, лазерная обработка

1. Влияние релаксационных процессов на эффективность обработки поверхности деталей сильноточными импульсными электронными пучками / Шулов В. А., Пайкин А. Г., Теряев Д. А., Быценко О. А., Энгелько В. И., Ткаченко К. И. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 1 (97). С. 16-19.

2. Структурно-фазовые изменения в поверхностных слоях деталей из титанового сплава ВТ9 при облучении сильноточными импульсными электронными пучками / Шулов В. А., Энгелько В. И., Громов А. Н., Теряев Д. А., Быценко О. А., Ширваньянц Г. Г. // Физика и химия обработки материалов. 2014. № 1. С. 12-16.

3. Применение сильноточных импульсных электронных пучков для модифицирования поверхности лопаток газотурбинных двигателей (обзор) / Шулов В. А., Громов А. Н., Теряев Д. А., Энгелько В. И. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015. № 1. С. 38-48.

4. Application of high-current pulsed electron beams for the restoration of operational properties of the blades of gas-turbine engines / Shulov V. A., Teryaev D. A., Shirvanyants G. G., Engelko V. I., Gromov A. N., Bytsenko O. A. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2015. Vol. 56. Iss. 3. P. 333-338.

5. Порог пробоя сквозных отверстий в металлических фольгах мощным лазерным излучением (часть 1) / Калашников Е. В., Бугаев А. А., Кантор М. Ю., Куприенко Д. В., Чикиряка А. В. // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. 2016. № 1. С. 44-59.

6. Ушаков И. В., Сафронов И. С. Влияние лазерной обработки на микротвёрдость и особенности разрушения тонких лент аморфно-нанокристаллического металлического сплава // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 11-15.

7. Ушаков И. В., Сафронов И. С. Механические характеристики тонкой ленты многокомпонентного аморфно-нанокристаллического металлического сплава, обработанного серией наносекундных лазерных импульсов // Тяжёлое машиностроение. 2012. № 10. С. 6-9.

8. Структурные изменения в сплавах типа сендаст при быстрой кристаллизации спиннингованием и лазерной обработке / Шефтель Е. Н., Банных О. А., Капуткин Д. Е., Струг Р. Е., Климова Л. М. // Известия Российской Академии наук. Металлы. 1994. № 4. С. 89-95.

9. DLC-coating application to improve the durability of ceramic tools / Grigoriev S., Volosova M., Fyodorov S., Lyakhovetskiy M., Seleznev A. // Journal of Materials Engineering and Performance. 2019. Vol. 28. Iss. 7. P. 4415-4426.

10. Duradji V. N., Kaputkin D. E., Duradji A. Y. Electrolyte-plasma Modification of Surface of Ti-based Alloy during Electrohydrodynamic Mode of Anodic Process // Journal of The Electrochemical Society. 2017. Vol. 164. No. 9. P. E226-E232.

11. Боярская Ю. С., Грабко Д. З., Кац М. С. Физика процессов микроиндентирования. Кишинёв: Штиинца, 1986. 293 с.

12. Якушкин А. А., Высикайло Ф. И. Проблемы разрушения поверхности оболочек тепловыделяющих элементов ядерных энергетических установок // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. 2018. № 4. С. 92-111.

13. Андрианов И. К., Гринкруг М. С. Численный метод расчета теплоотдачи для требуемого температурного поля на поверхности контакта лопатки и теплозащитного покрытия при поперечной схеме охлаждения // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. 2015. № 2. С. 34-43.