CC BY
27
Попова НА., Никоненко Е.Л., Ерболатова Г.У., Никоненко А.В. Влияние электролитно-плазменной нитроцементации на фазовый состав сплава 40ХНЮ // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2019. - Т. 21, № 3. - С. 24-32. DOI: 10.15593/2224-9877/2019.3.03
Popova N.A., Nikonenko E.L., Erbolatova G.U., Nikonenko A.V. The influence of plasma electrolytic carbonitriding on phase composition of cr-ni-al alloy. Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science, 2019, vol. 21, no. 3, pp. 24-32. DOI: 10.15593/2224-9877/2019.3.03
ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение
Т. 21, № 3, 2019 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science
http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/
DOI: 10.15593/2224-9877/2019.3.03 УДК 669.112.227.34
Н.А. Попова1, Е.Л. Никоненко1' 2, Г.У. Ерболатова3, А.В. Никоненко4
1 Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск, Россия 2 Национальный исследовательский Томский государственный политехнический университет,
Томск, Россия
3 Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Усть-Каменогорск, Республика Казахстан
4 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВА 40ХНЮ
Методом просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выполнено исследование сплава аустенитного класса 40ХНЮ до и после электролитно-плазменной обработки - нитроцементации. Электролитно-плазменная нитроцементация проводилась в водном растворе в течение 5 минут при температуре 700 °С. Установлен фазовый состав сплава, определены размеры, объемные доли присутствующих фаз, а также карбидных и карбонитридых фаз и мест их локализации, в каждой фазовой составляющей установлен тип дислокационной субструктуры и рассчитана скалярная плотность дислокаций. Установлено, что до электролитно-плазменной обработки матрицей сплава является ГЦК-фаза Al07Cr03Ni3. Это зерна, резко различные по размеру. Вдоль границ крупных зерен располагаются мелкие зерна. Установлено, что внутри крупных зерен фазы Al07Cr03Ni3 присутствуют частицы других фаз: 1) пластинчатые частицы NiAl (ОЦК-фаза) и 2) частицы округлой формы AlCrNi2 (ГЦК-фаза). Кроме того, фазы NiAl и AlCrNi2 присутствуют в виде отдельно расположенных или групп однофазных зерен, по границам которых находятся частицы карбида Cr23C6. В приповерхностной зоне обработанного электролитно-плазменной нитроцементацией образца, как и в исходном состоянии сплава, присутствуют фазы Al07Cr03Ni3, AlCrNi2 и NiAl. Матрицей сплава по-прежнему является фаза Al07Cr03Ni3. Однако нитроцементация привела к частичному расслоению твердых растворов Al07Cr03Ni3 и AlCrNi2, о чем свидетельствует нарушение дифракционных картин, полученных с этих участков структуры (появление сателлитов, тяжей у основных рефлексов), и характерный контраст на изображении типа «соль-перец». Произошло выделение нанораз-мерных частиц нитрида Cr2N внутри зерен Al0,7Cr0,3Ni3.
Ключевые слова: электролитно-плазменная нитроцементация, электронная микроскопия, микродифракционная картина, аусте-нитный сплав, фазовый состав, карбидные фазы, карбонитридные фазы, твердый раствор, зерно, скалярная плотность дислокаций.
N.A. Popova1, E.L. Nikonenko1' 2, G.U. Erbolatova3, A.V. Nikonenko4
1 Tomsk State University of Architecture and Building, Tomsk, Russian Federation 2 National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russian Federation 3 East Kazakhstan State Technical University named after D. Serikbayev, Ust-Kamenogorsk, Republic of Kazakhstan 4 Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russian Federation
THE INFLUENCE OF PLASMA ELECTROLYTIC CARBONITRIDING ON PHASE COMPOSITION OF CR-NI-AL ALLOY
Austenitic class alloy Cr-Ni-Al was investigated by transmission electron microscopy before and after electrolytic plasma treatment, i.e. carbonitriding. Carbonitriding was conducted in a water solution during 5 minutes under 700 °C. Phase composition of the alloy was determined, along with its sizes, volume ratios of present phases, as well as carbide and carbonitride phases and the areas of their localization; the type of dislocation substructure was defined in each of the phase components and scalar density of dislocations was estimated. It was concluded that prior to electrolytic plasma treatment Al07Cr03Ni3 f.c.c. phase comprised the alloy matrix. These are grains which differ largely in their size. Fine grains are placed along the edges of coarse grains. Inside the coarse grains of Al07Cr03Ni3 phase there are found to be particles of other phases:
1) NiAl plate-like particles (b.c.c. phase) and 2) AlCrNi2 circular-shapes particles (f.c.c. phase). Apart from that, NiAl and AlCrNi2 phases were observed as detached or grouped single-phased grains, having carbide particles Cr23C6 along their edges. In near-surface zone of the sample treated by plasma electrolytic carbonitriding as well as in the original state there are the following phases present: Al0.7Cr03Ni3, AlCrNi2 and NiAl. The alloy matrix is still Al0.7Cr03Ni3. However, carbonitriding resulted in partial segregation of solid solutions Al0.7Cr03Ni3 and AlCrNi2, which is demonstrated by failure of diffraction patterns in these areas of structure (appearance of satellites, heavies of the basic reflexes) and a distinctive contrast on the image of "salt-pepper" kind. Emission of Cr2N nano-sized particles took place inside the Al0.7Cr03Ni3 grains.
Keywords: plasma electrolytic carbonitriding, electron microcopy, microdiffraction pattern, austenitic steel, phase compositions, carbide phases, carbonitride phases, solid solution, grain, scalar density of dislocations.
Введение
Интенсивные пути развития материаловедения практически полностью исчерпали себя, уступив место поискам способов улучшения или модифицирования свойств материалов. При этом предпочтение отдается способам поверхностной обработки, так как в большинстве случаев именно характеристики поверхности определяют уровень свойств изделия в целом. Наряду с традиционными методами химико-термической обработки, достаточно широко используемыми в промышленности, применяются новые методы улучшения эксплуатационных свойств материалов. Одним из таких способов является использование электрических разрядов, к которым относятся такие методы, как микродуговое оксидирование [1-3], ионная имплантация [4, 5], индукционный электронагрев [6], лазерный нагрев [7, 8], анодный и катодный электролитный нагрев [9, 10], а также электролитно-плазменная обработка. Фактически электролитно-плазменная обработка - это один из методов химико-термической обработки. Сущность этого метода заключается в нагреве обрабатываемой детали (катода) в водных растворах (электролитах) [11, 12]. Упрочнение осуществляется путем периодического нагрева и охлаждения поверхности упрочняемого образца за счет электрического потенциала в слое плазмы, создаваемого между жидким электродом (электролитом) и поверхностью катода (образцом). Преимуществами электролитно-плазменной обработки перед традиционным методом химико-термической обработки являются: малые габариты установки, готовность к работе по требуемому режиму практически сразу после включения установки, возможность обработки локальных участков детали, высокие скорости нагрева и диффузионного насыщения, простота в эксплуатации и техническом обслуживании, более низкая стоимость.
В зависимости от состава электролита элек-тролитно-плазменная обработка может представлять цементацию (насыщение поверхности обрабатываемых деталей углеродом с последующим изменением фазового состава и структуры материала) [13-15], азотирование (насыщение поверхностных слоев изделий в плазме, содержащей азот при пониженном давлении, которая возбуж-
дена электрическим разрядом) [16-18] и нитроце-ментацию (поверхностное насыщение стали одновременно углеродом и азотом) [19-21]. Изменяя состав электролита, можно проводить цементацию, азотирование и нитроцементацию с большими скоростями (10-100 мкм/мин), значительно превышающими характерные скорости соответствующих классических процессов [22].
Экспериментально установлено [23, 24], что в процессе обработки методом ЭПО происходят изменения структурно-фазовых состояний в поверхностных слоях вследствие физического воздействия ионов высокотемпературной плазмы и электрического разряда.
Целью настоящей работы является исследование закономерностей изменения структуры и фазового состава сплава 40ХНЮ под действием элек-тролитно-плазменной нитроцементации.
Материал и методы исследования
Объектом исследования являлся сплав аусте-нитного класса 40ХНЮ. Химический состав сплава приведен ниже.
Химический состав сплава 40ХНЮ (мас. %)
Ni Cr Al Fe Si Mn C S P
Основа 39-41 3,3-3,8 0,6 0,1 0,1 0,03 0,01 0,1
Исследование проведено методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии с помощью электронного микроскопа ЭМ-125 при ускоряющем напряжении 125 кВ. Рабочее увеличение в колонне микроскопа выбиралось равным от 8000 до 50 000 крат. Изучение образцов проводилось в двух состояниях: 1) до модификации (исходное состояние) и 2) после нитроцементации в приповерхностной зоне образца.
Электролитно-плазменная нитроцементация проводилась в водном растворе (20 % СН4^0 + + №2С03 + 10 % глицерин + 55 % дистиллированная Н20) в течение 5 мин при температуре 700 °С.
Изображения тонкой структуры материала, полученные при просмотре в электронном микроскопе, были использованы, во-первых, для классификации морфологических признаков структуры, во-вторых, для определения размеров, объемных долей присутствующих фаз, а также карбидных
и карбонитридых фаз и мест их локализации и, в-третьих, для определения параметров тонкой структуры материала.
Фазовый анализ (как качественный, так и количественный) проводился по изображениям, подтвержденным микродифракционными картинами и темнопольными изображениями, полученными в соответствующих рефлексах. Определение всех параметров выполнялось по стандартным методикам. Все полученные данные обрабатывались статистически.
Исходное состояние сплава
Проведенные исследования показали, что в исходном состоянии сплав 40ХНЮ является многофазным. Матрицей сплава (основной фазовой составляющей) является фаза А107Сг03№3. Объемная доля матрицы в сплаве - 70 %. Фаза А107Сг03№3 - это твердый раствор атомов А1, Сг и N1, основу которого представляют атомы N1. Эта фаза обладает гранецентрированной кубической (ГЦК) кристаллической решеткой. В элементарной ячейке атомы N1, А1 и Сг занимают узлы кристаллической решетки (вершины куба и центры граней) случайным образом, т.е. фаза А107Сг03№3 является неупорядоченной фазой. Подтверждением этому может служить тот факт, что как до, так и после нитроцементации на микроэлектроно-граммах, полученных с участков матрицы сплава, сверхструктурные рефлексы всегда отсутствовали. Пространственная группа фазы А107Сг03№3 -РшЗш, параметр кристаллической решетки -0,3569 нм. Присутствует эта фаза в виде зерен, резко различных по размеру: вдоль границ крупных зерен, составляющих основу материала, располагаются мелкие зерна, объемная доля которых не более 5 % от общей доли зерен в сплаве. Установлено, что внутри крупных зерен фазы А107Сг03№3 часто присутствуют частицы других фаз: 1) фазы №А1; 2) фазы А1Сг№2; 3) двух фаз №А1 и А1Сг№2.
Фаза №А1 является второй по объемной доле фазой в сплаве (~20 %). Это твердый раствор атомов N1 и А1. Фаза №А1 обладает ОЦК кристаллической решеткой с пространственной группой 1ш3ш и параметром кристаллической решетки, равным 0,288 нм. Присутствует эта фаза только внутри зерен А107Сг03№3 в виде параллельных пластин правильной формы и практически одинаковой ширины в пределах одного зерна (рис. 1). Доля зерен А107Сг03№3, внутри которых присутствуют пластинчатые выделения фазы №А1 (иначе говоря, двухфазных зерен), составляет ~50 % от общей доли зерен в сплаве. Их размер колеблется от 4 до 12 мкм.
Рис. 1. Параллельные пластинчатые выделения фазы №А1 внутри зерна А10,7Сг0,3№3: а - светлопольное изображение; б - темнопольное изображение, полученное в рефлексе [ 3 21^ фазы №А1 (ф); в - микроэлект-
ронограмма участка а; г - ее индицированная схема.
Исходное состояние сплава
Фаза А1Сг№2 - третья фаза, присутствующая в сплаве. Эта фаза также является твердым раствором атомов А1, Сг и N1, обладает ГЦК кристаллической решеткой с пространственной группой Бш3ш и параметром кристаллической решетки, равным 0,5737 нм. В сплаве она присутствует в различных вариантах. Во-первых, эта фаза присутствует внутри зерен А107Сг03№3 вместе с пластинчатыми выделениями фазы №А1 (рис. 2, а). Как видно, эта фаза представляет зерна округлой формы, средний размер которых составляет величину 0,3 х 0,6 мкм.
Объемная доля фазы А1Сг№2, находящейся внутри зерен А107Сг03№3, относительно всего материала составляет 10 %. Доля таких зерен А107Сг03№3 относительно всех зерен в материале составляет 20 %.
Во-вторых, в виде зерен, находящихся также внутри матричных зерен А107Сг03№3 (рис. 2, б). Это более крупные зерна, обладающие также округлой формой, средний размер которых составляет 0,7x1,0 мкм. Объемная доля их в целом по материалу невелика (~5 %). Средний размер зерен фазы А107Сг03№3, внутри которых располагаются эти
б
а
в
г
Рис. 2. Электронно-микроскопическое изображение тонкой структуры сплава в исходном состоянии: а - зерно А10,7Сг0,3№3, содержащее пластинчатые выделения фазы №Л1 и зерна фазы А1Сг№2; б - зерно А1о,7СГ0,з№3, содержащее только зерна фазы А1Сг№2; в - смесь различных зерен А1о,7СГ0,з№3 и А1Сг№2
зерна, составляет 3-8 мкм, при этом объемная доля таких двухфазных зерен фазы А107Сг03№3 относительно всех зерен в материале - 5 %
В-третьих, эта фаза присутствует в сплаве в виде отдельно расположенных однофазных зерен (рис. 2, в). Нередко на границах таких зерен находятся наноразмерные частицы карбида Сг23С6. Иногда зерна фазы А1Сг№2 располагаются группами. Их средний размер составляет ~2 мкм, объемная доля ~10 %.
Таким образом, структура сплава 40ХНЮ в исходном состоянии представляет собой многофазную смесь, состоящую из крупных и мелких зерен. Мелкие зерна - это однофазные зерна фазы А107Сг03№3, расположенные по границам крупных многофазных зерен А107Сг03№3 в виде прослоек. Средний размер зерен в прослойке - 0,3x1,0 мкм, ширина прослойки - 2-3 зерна. Крупные зерна -это зерна фазы А107Сг03№3 и фазы А1Сг№2. При этом зерна фазы А107Сг03№3 могут быть как однофазными (не содержащими выделений других фаз), так и многофазными (содержащими выделения других фаз), А1Сг№2 - только однофазные.
Необходимо отметить, что границы многофазных зерен А107Сг03№3 нередко окаймлены прослойками из мелких анизотропных зерен этой же фазы. Границы однофазных зерен А107Сг03№3, как правило, чистые.
В исходном состоянии в разных зернах А107Сг03№3 была сформирована дислокационная субструктура разных типов: в двухфазных зернах с пластинчатыми выделениями фазы №А1 - хаотиче-
ская и сетчатая субструктура; в однофазных и двухфазных с зернами фазы А1Сг№2 - ячеисто-сетчатая; в трехфазных зернах - фрагментирован-ная. В зернах фазы А1Сг№2 дислокации образуют дислокационные сетки. Величина скалярной плотности дислокаций в зернах всех фаз имеет практически равное значение (-3,0-1014 м-2).
Фазовый состав и структура сплава после электролитно-плазменной
нитроцементации в приповерхностной зоне образца
Электролитно-плазменная нитроцементация не привела к кардинальным изменениям в структуре - по-прежнему сплав остается многофазной смесью, состоящей из крупных и мелких зерен, по-прежнему в сплаве присутствуют фазы А107Сг03№3, А1Сг№2 и №А1. Тем не менее изменения в структуре все же произошли и довольно существенные: изменились фазовый состав и список присутствующих фаз, а также их морфология. Тонкая структура сплава и фазовый состав в приповерхностной зоне образца модифицированного слоя оказались различными.
В приповерхностной зоне обработанного образца, как и в исходном состоянии сплава, матрицей является фаза А10,7Сг0,3№3. Поскольку эта фаза является основной фазой сплава, она должна быть ответственной за формирование механических свойств сплава. По крайней мере, стабильность структуры решающим образом зависит от ее состояния. Напомним, что основными элементами, ее
б
а
в
образующими, являются А1, Сг и N1. Это относится и к фазам А1Сг№2 и №А1. Введение в сплав атомов углерода и азота под действием электролитно-плазменной нитроцементации должно привести к изменениям в структуре сплава. Из двойных диаграмм А1-Ы, №-Ы, Сг-Ы, А1-С, N1-0 и Сг-С известно, что азот в алюминии практически нерастворим ни в жидком, ни в твердом состоянии [25]. То же касается и растворимости азота в никеле. Ввиду этого ни алюминий, ни никель не могут образовать нитридов. Что касается углерода, то его растворимость в алюминии также чрезвычайно мала. С никелем углерод может образовывать лишь один карбид - №3С, но он очень нестабильный и может образовываться лишь при повышенном давлении. Исходя из этого ни алюминий, ни никель не образуют ни карбидов, ни нитридов, ни карбонит-ридов. Таким образом, не следует ожидать какого-либо изменения в структуре фазы №А1.
Иначе с атомами хрома. Известно, что хром является сильным карбидообразующим элементом [25]. С азотом он также хорошо образует целый набор нитридов [25]. Ввиду этого электро-литно-плазменная нитроцементация сплава должна привести к частичному уходу атомов хрома из твердого раствора, а значит, и к изменениям в структуре присутствующих фаз А107Сг03№3, А1Сг№2, а также к дополнительному образованию карбидов, нитридов и карбонитридов.
Проведенные исследования показали, что высказанные предположения верны. Было установлено, что твердые растворы А107Сг03№3 и А1Сг№2 отличаются неоднородностью по концентрации. Об этом свидетельствуют нарушения дифракционных картин, полученных с соответствующих участков структуры. Во-первых, вблизи основных рефлексов фаз А107Сг03№3 и А1Сг№2 на микродифракционных картинах появляются сателлиты, что свидетельствует о микрорасслоении твердого раствора на данном участке материала. Помимо микрорасслоения твердого раствора присутствует мезорасслоение, где волны неоднородности структуры простираются на расстояния порядка нескольких микрометров, поэтому в одних участках образца сателлиты присутствуют, в других - нет. Во-вторых, у основных рефлексов фаз А107Сг03№3 и А1Сг№2 на микродифракционных картинах обнаруживаются тяжи, что также свидетельствует о неоднородности твердых растворов. В-третьих, характерный контраст на изображении в электронном микроскопе типа «соль-перец», который при увеличении разрешения или увеличении размера выделившихся частиц переходит в контраст нано-размерной фазы (нитридов, карбонитридов), что подтверждается уже наличием микродифракцион-
ных картин, полученных с этих выделившихся частиц. Проанализируем их более детально.
Крупные зерна фазы А107Сг03№3, содержащие пластинчатые выделения фазы №А1. В исходном состоянии их изображение представлено на рис. 1. При сравнении этого рисунка с рис. 3, на котором представлено изображение, полученное с приповерхностной зоны образца после электролитно-плазменной нитроцементации, видно, что светло-польные изображения похожи. Как и в исходном материале, выделения фазы №А1 представляют собой параллельные пластины правильной формы и практически одинаковой ширины. Похожи и тем-нопольные изображения, полученные в рефлексах фазы МА1. Темнопольные же изображения, полученные в основных рефлексах фазы А107Сг03№3, отличаются - на рис. 3, б четко виден контраст «соль-перец», который полностью отсутствует в исходном образце. Кроме того, на микродифракционной картине (см. рис. 3, д) практически у всех основных рефлексов фазы А107Сг03№3 присутствуют тяжи.
Оз д
Рис. 3. Электронно-микроскопическое изображение сплава после электролитно-плазменной нитроцемента-ции. Приповерхностная область образца: а - светло-польное изображение; б - темнопольное изображение, полученное в рефлексе [220] фазы А10,7Сг0,3№3; в - тем-нопольное изображение, полученное в рефлексе [002] фазы №А1; г - микродифракционная картина и д - ее индицированная схема
б
а
в
г
Изображение крупного зерна фазы А10,7Сг03№3 с выделениями двух фаз №А1 и А1Сг№2 (трехфазные зерна) в исходном образце представлено на рис. 2, а. При сравнении этого рисунка с рис. 4, а, на котором представлено изображение, полученное с приповерхностной зоны обработанного образца, видно, что изображения во многом похожи. Как и в исходном материале, присутствуют выделения фазы №А1, представляющие собой параллельные пластины правильной формы, и А1Сг№2. Однако на рис. 4, а хорошо видны мелкие округлые выделения и выделения игольчатой формы внутри зерна А107Сг03№3. Как показало индицирование микро-электронограммы, полученной с такого участка фольги, округлые выделения являются частицами нитрида Сг2^ а выделения игольчатой формы -частицами фазы №2А13.
А12№3 обладают игольчатой формой, их средний размер составляет 20x120 нм, объемная доля ~1 %.
Это свидетельствует о том, что обработка сплава привела к выделению новых нанометриче-ских фаз, т.е. образованию многофазных зерен.
Пример крупного зерна фазы А107Сг03№3 в приповерхностной зоне обработанного образца, внутри которого присутствуют зерна фазы А1Сг№2, приведен на рис. 4, б (сравним этот рисунок с рис. 2, б - двухфазных зерен). Хорошо видно, что внутри зерен А1Сг№2 присутствует крапчатый контраст. Проведенное индицирование микроэлектро-нограмм, полученных с зерен А1Сг№2, показывает, что это частицы нитрида Сг2№ Таким образом, обработка сплава привела к выделению наночастиц Сг^ не только в зернах А107Сг03№3, но и в зернах А1Сг№2.
Изображение отдельно расположенных зерен фазы А1Сг№2 приведено на рис. 5. На светлополь-ном изображении (см. рис. 5, а) хорошо видны внутри зерна А1Сг№2 выделившиеся частицы нитрида Сг2^ что подтверждается при индициро-вании микроэлектронограммы (см. рис. 5, б). Средний размер частиц 25 нм, их объемная доля в зернах А1Сг№2 ~1 %. Кроме того, на микродифракционной картине у основных рефлексов фазы А107Сг03№3 присутствуют сателлиты, что свидетельствует о довольно сильном расслоении твердого раствора фазы А107Сг03№3.
б
Рис. 4. Электронно-микроскопическое изображение сплава после нитроцементации. Приповерхностная зона образца. Белой стрелкой на рис. 4, а отмечен пример выделений №2А13, черной окружностью - Сг^
Фаза Сг^ имеет ГПУ-кристаллическую решетку (пространственная группа И31ш) с параметрами: а = 0,48 113 нм, с = 0,44 841 нм. Частицы нитрида Сг^ обладают округлой формой, их средний размер составляет 30 нм, объемная доля в объеме зерен А107Сг03№3 ~3 %. Фаза А12№3 имеет тетрагональную кристаллическую решетку с параметрами: а = 0,2668 нм, с = 0,3244 нм. Частицы фазы
Рис. 5. Электронно-микроскопическое изображение сплава после нитроцементации. Приповерхностная зона образца: а - светлопольное изображение; б - его микродифракционная картина
Следует отметить, что после электролитно-плазменной обработки в приповерхностной зоне образца, как и в исходном состоянии, границы зерен окаймлены прослойками из мелких зерен этой же фазы. Однако ширина прослоек много шире, а зерна - более изотропные.
Заключение
В результате проведенных исследований установлено, что электролитно-плазменная нитроце-
а
ментация сплава 40ХНЮ привела к следующим изменениям. Во-первых, изменился фазовый состав сплава и список присутствующих фаз - произошло выделение нитрида хрома Cr2N. Во-вторых, изменилась морфология фаз - во всех зернах фаз Al07Cr03Ni3 и AlCrNi2 произошло расслоение твердого раствора, в результате чего выделились частицы нитрида Cr2N. В-третьих, нитроцемента-ция привела к формированию однотипной дислокационной субструктуры в зернах фазы Al07Cr0,3Ni3 и к уменьшению в них скалярной плотности дислокаций практически в 3 раза, при этом в зернах фазы AlCrNi2 не изменился ни тип дислокационной субструктуры, ни величина скалярной плотности дислокаций.
Список литературы
1. Дударева Н.Ю. Влияние режимов микродугового оксидирования на свойства формируемой поверхности // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2013. - Т. 17, № 3. -С. 217-222.
2. Особенности строения модифицированного слоя, полученного микродуговым оксидированием на сплаве АК12Д / Р.Р. Гринь, Р.Ф. Галлямова, Н.Ю. Дударева, А.А. Сиренко, Ф.Ф. Мусин // Письма о материалах. - 2014. - Т. 4, № 3(15). - С. 175-178.
3. Kiseleva S.K., Zaynullina L.I., Dudareva N.Y. Influence of the microstructure Al-12%Si alloy on the properties of the oxide layer formed with mao // Materials Sci. Forum. - 2016. - Vol. 870. - P. 481-486.
4. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. - М.: Металлургия, 1990. - 216 с.
5. Модификация структурно-фазового состояния мелкозернистого титана в условиях ионного облучения / И.А. Курзина, Э.В. Козлов, Н.А. Попова, М.П. Калашников, Е.Л. Никоненко, К.П. Савкин, Е.М. Окс, Ю.П. Шар-кеев // Известия РАН. Серия физическая. - 2012. - Т. 76, № 4. - С. 1384-1392.
6. Effect of processing parameters on the microstructure and properties of WC-10Co-4Cr coatings formed by a new multi-chamber gas-dynamic accelerator / М. Kovaleva, М. Prozorova, М. Arseenko, M. Yapryntsev, Y. Tyurin,
0. Kolisnichenko, N. Vasilik, V. Sirota, I. Pavlenko // Ceramics Int. - 2015. - Vol. 41, no. 10. - P. 15067-15074.
7. Technology of low-frequency vibrational treatment of welded structures in engineering / A.G. Grigoryants,
1.N. Shiganov, A.I. Misyurov, V.S. Mikhailov, N.P. Ko-lomeyets // Weld. Int. - 2015. - Vol. 29, no 6. - P. 475-479.
8. Григорьянц А.Г., Третьяков Р.С., Фунтиков В.А. Повышение качества поверхностных слоев деталей, полученных лазерной аддитивной технологией // Технология машиностроения. - 2015. - № 10. - С. 68-73.
9. Anode plasma electrolytic nitrohardening of medium carbon steel / S.A. Kusmanov, A.A. Smirnov, Yu.V. Kusmanova, P.N. Belkin // Surf. and Coat. Techn. -2015. - Vol. 269. - P. 308-313.
10. Shadrin S.Yu., Zhirov A.V., Belkin P.N. Formation regularities of gaseous vapour plasma envelope in elec-
trolyzer // Eng. and Appl. Electrochem. - 2016. - Vol. 52, no. 1. - P. 110-116.
11. Установка электролитно-плазменной обработки: пат. на полезную модель, Республика Казахстан: МПК8 C25F 7/00 / Скаков М.К., Веригин А.А., Фурсов А.В., Парунин С.В., Сапатаев Е.Е., Курбанбе-ков Ш.Р. - № 878; опубл. 15.11.12, Бюл. № 11.
12. Способ электролитно-плазменного упрочнения деталей и устройство для его осуществления: а.с. 79812 / Скаков М.К., Жилкашинова А.М., Журерова Л.Г., Сапатаев Е.Е., Рахадилов Б.К., Курбанбеков Ш.Р., Баятано-ва Л.Б., Уазырханова Г.К. - Опубл. 09.07.2012, Бюл. № 10.
13. Kusmanov S.A., Shadrin S.Yu., Belkin P.N. Carbon transfer from aqueous electrolytes to steel by anode plasma electrolytic carburising // Surf. and Coatings Tech-nol. - 2014. - Vol. 258. - P. 727-733.
14. Alfereva T.I., Belkin P.N., Zhirov A.V. Rapid cementation of steel from a coating under anodic electrolytic heating conditions // J. of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. - 2015. - Vol. 9, no. 2. - P. 313-316.
15. Anode plasma electrolytic carburizing of commercial pure titanium / P.N. Belkin, S.A. Kusmanov, I.G. Dya-kov, M.R. Komissarova, V.I. Parfenyuk // Surf. and Coat. Techn. - 2016. - Vol. 307. - P. 1303-1309.
16. Change of structure and mechanical properties of r6m5 steel surface layer at electrolytic-plasma nitriding / M. Skakov, B. Rakhadilov, E. Batyrbekov, M. Scheffner // Adv. Materials Res. - 2014. - Vol. 1040. - P. 753-758.
17. Modification of low-alloy steel surface by plasma electrolytic nitriding / S.A. Kusmanov, A.A. Smirnov, S.A. Silkin, P.N. Belkin // J. of Materials Eng. and Perform. -
2016. - Vol. 25, no 7. - P. 2576-2582.
18. Белкин П.Н., Кусманов С.А. Электролитно-плазменное азотирование сталей // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. -
2017. - № 7. - С. 95-118.
19. Features of anode plasma electrolytic nitrocarbu-rising of low carbon steel / S.A. Kusmanov, Yu.V. Kusmanova, A.R. Naumov, P.N. Belkin // Surf. and Coat. Techn. - 2015. - Vol. 272. - P. 149-157.
20. Surface Modification of low-carbon steels by plasma electrolytic nitrocarburising / S.A. Kusmanov, I.G. Dyakov, Yu.V. Kusmanova, P.N. Belkin // Plasma Chemistry and Plasma Processing. - 2016. - Vol. 36. -P. 1271-1286.
21. Raising the corrosion resistance of low-carbon steels by electrolytic-plasma saturation with nitrogen and carbon / S.A. Kusmanov, P.N. Belkin, Y.V. Kusmanova, E.P. Grishina, N.O. Kudryakova // Metal Sci. and Heat Treatment. - 2017. - Vol. 59, no 1, 2. - P. 117-123.
22. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов / И.В. Суминов, П.Н. Белкин, А.В. Эпельфельд, В.Б. Людин, Б.Л. Крит, А.М. Борисов. - М.: Техносфера, 2011. - 464 с.
23. Влияние электролитно-плазменной нитроце-ментации на фазовый состав стали 30ХГС / Н.А. Попова, Л.Г. Журерова, Е.Л. Никоненко, М.К. Скаков // Материаловедение. - 2016. - Т. 1, № 8. - С. 26-31.
24. Фазовые превращения в стали 34ХН1М под действием электролитно-плазменной нитроцементации /
Н.А. Попова, Л.А. Ерыгина, Е.Л. Никоненко, М.К. Ска-ков, Н.А. Конева, Э.В. Козлов // Известия РАН. Серия физическая. - 2017. - Т. 81, № 3. - С. 383-385.
25. Диаграммы состояния двойных металлических систем: в 3 т. / под ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1996.
Т. 1. - 1996. - 992 с.
Т. 2. - 1997. - 1024 с.
Т. 3. - 2000. - 448 с.
References
1. Dudareva N.Iu. Vliianie rezhimov mikrodugovogo oksidirovaniia na svoistva formiruemoi poverkhnosti [Influence of microarc oxidation modes on the properties of the formed surface]. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, 2013, vol. 17, no. 3, pp. 217-222.
2. Grin' R.R., Galliamova R.F., Dudareva N.Iu., Si-renko A.A., Musin F.F. Osobennosti stroeniia modifitsiro-vannogo sloia, poluchennogo mikrodugovym oksidiro-vaniem na splave AK12D [Features of the modified layer structure obtained by microarc oxidation on AK12D alloy]. Pis'ma o materialakh, 2014, vol. 4, no. 3(15), pp. 175-178.
3. Kiseleva S.K., Zaynullina L.I., Dudareva N.Y. Influence of the microstructure Al-12%Si alloy on the properties of the oxide layer formed with mao. Materials Sci. Forum, 2016, vol. 870, pp. 481-486.
4. Komarov F.F. Ionnaia implantatsiia v metally [Ion implantation in metals]. Moscow: Metallurgiia, 1990, 216 p.
5. Kurzina I.A., Kozlov E.V., Popova N.A., Kalash-nikov M.P., Nikonenko E.L., Savkin K.P., Oks E.M., Shar-keev Iu.P. Modifikatsiia strukturno-fazovogo sostoianiia melkozernistogo titana v usloviiakh ionnogo oblucheniia [Modification of the structural-phase state of fine-grained titanium under conditions of ionic irradiation]. Izvestiia RAN. Seriiafizicheskaia, 2012, vol. 76, no. 4, pp. 1384-1392.
6. Effect of processing parameters on the microstructure and properties of WC-10Co-4Cr coatings formed by a new multi-chamber gas-dynamic accelerator / M. Kovaleva, M. Prozorova, M. Arseenko, M. Yapryntsev, Y. Tyurin, O. Kolisnichenko, N. Vasilik, V. Sirota, I. Pavlenko. Ceramics Int., 2015, vol. 41, no. 10, рр. 15067-15074.
7. Grigoryants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I., Mikhailov V.S., Kolomeyets N.P. Technology of low-frequency vibrational treatment of welded structures in engineering. Weld. Int., 2015, vol. 29, no 6, pp. 475-479.
8. Grigor'iants A.G., Tret'iakov R.S., Funtikov V.A. Povyshenie kachestva poverkhnostnykh sloev detalei, polu-chennykh lazernoi additivnoi tekhnologiei [Improving the quality of surface layers of parts with laser additive technology]. Tekhnologiia mashinostroeniia, 2015, no. 10, pp. 68-73.
9. S.A. Kusmanov, A.A. Smirnov, Yu.V. Kusmanova, P.N. Belkin Anode plasma electrolytic nitrohardening of medium carbon steel. Surf. and Coat. Techn., 2015, vol. 269, pp. 308-313.
10. Shadrin S.Yu., Zhirov A.V., Belkin P.N. Formation regularities of gaseous vapour plasma envelope in elec-trolyzer. Eng. and Appl. Electrochem, 2016, vol. 52, no. 1, pp. 110-116.
11. Skakov M.K., Verigin A.A., Fursov A.V., Pa-runin S.V., Sapataev E.E., Kurbanbekov Sh.R. Ustanovka
elektrolitno-plazmennoi obrabotki [Installation of electrolyte-plasma treatment]. Patent Respublika Kazakhstan no. 878 (2012).
12. Skakov M.K., Zhilkashinova A.M., Zhurerova L.G., Sapataev E.E., Rakhadilov B.K., Kurbanbekov Sh.R., Baiatanova L.B., Uazyrkhanova G.K. Sposob elektrolitno-plazmennogo uprochneniia detalei i ustroistvo dlia ego osu-shchestvleniia. Patent no. 10 (2012).
13. Kusmanov S.A., Shadrin S.Yu., Belkin P.N. Carbon transfer from aqueous electrolytes to steel by anode plasma electrolytic carburizing. Surf. and Coatings Technol., 2014, vol. 258, pp. 727-733.
14. Alfereva T.I., Belkin P.N., Zhirov A.V. Rapid cementation of steel from a coating under anodic electrolytic heating conditions. Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2015, vol. 9, no. 2, pp. 313-316.
15. Belkin P.N., Kusmanov S.A., Dyakov I.G., Ko-missarova M.R., Parfenyuk V.I. Anode plasma electrolytic carburizing of commer-cial pure titanium. Surf. and Coat. Techn, 2016, vol. 307, pp. 1303-1309.
16. Skakov M., Rakhadilov B., Batyrbekov E., Scheffner M. Change of structure and mechanical properties of r6m5 steel surface layer at electrolytic-plasma nitriding. Adv. Materials Res, 2014, vol. 1040, pp. 753-758.
17. Kusmanov S.A., Smirnov A.A., Silkin S.A., Belkin P.N. Modification of low-alloy steel surface by plasma electrolytic nitriding. Journal of Materials Eng. and Perform, 2016, vol. 25, no 7, pp. 2576-2582.
18. Belkin P.N., Kusmanov S.A. Elektrolitno-plazmennoe azotirovanie stalei [Electrolyte-plasma nitriding of steels]. Poverkhnost' Rentgenovskie, sinkhrotronnye i neitronnye issledovaniia, 2017, no. 7, pp. 95-118.
19. Kusmanov S.A., Kusmanova Yu.V., Naumov A.R., Belkin P.N. Features of anode plasma electrolytic nitrocar-burising of low carbon steel. Surf. and Coat. Techn., 2015, vol. 272, pp. 149-157.
20. Kusmanov S.A., Dyakov I.G., Kusmanova Yu.V., Belkin P.N. Surface Modification of low-carbon steels by plasma electrolytic nitrocarburising. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2016, vol. 36, pp. 1271-1286.
21. Kusmanov S.A., Belkin P.N., Kusmanova Y.V., Grishina E.P., Kudryakova N.O. Raising the corrosion resistance of low-carbon steels by electrolytic-plasma saturation with nitrogen and carbon. Metal Sci. and Heat Treatment., 2017, vol. 59, no 1, 2, pp. 117-123.
22. Suminov I.V., Belkin P.N., Epel'fel'd A.V., Liudin V.B., Krit B.L., Borisov A.M. Plazmenno-elektroliti-cheskoe modifitsirovanie poverkhnosti metallov i splavov [Plasma-electrolytic modification of metal and alloy surfaces]. Moscow: Tekhnosfera, 2011, 464 p.
23. Popova N.A., Zhurerova L.G., Nikonenko E.L., Skakov M.K. Vliianie elektrolitno-plazmennoi nitrotsemen-tatsii na fazovyi sostav stali 30KhGS [Influence of electrolyte-plasma nitrocellution on the phase composition of 30CGS steel]. Materialovedenie, 2016, vol. 1, no. 8, pp. 26-31.
24. Popova N.A., Erygina L.A., Nikonenko E.L., Ska-kov M.K., Koneva N.A., Kozlov E.V. Fazovye prevra-shcheniia v stali 34KhN1M pod deistviem elektrolitno-plazmennoi nitrotsementatsii [Phase transformations in
34XHN1M steel under the influence of electrolyte-plasma nitrocement]. Izvestiia RAN. Seriia fizicheskaia, 2017, vol. 81, no. 3, pp. 383-385.
25. Diagrammy sostoianiia dvoinykh metallicheskikh system [Status diagrams of double metal systems]. Ed. N.P. Liakisheva. Moscow: Mashinostroenie, 1996, vol. 1, 1996, 992 p.
Получено 21.06.19
Опубликовано 26.09.19
Сведения об авторах
Попова Наталья Анатольевна (Томск, Россия) -кандидат технических наук, старший научный сотрудник кафедры физики Томского государственного архитектурно-строительного университета; e-mail: natalya-popova-44 @ mail.ru.
Никоненко Елена Леонидовна (Томск, Россия) -кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики Томского государственного архитектурно-строительного университета; доцент Национального исследовательского Томского государственного политехнического университета; e-mail: [email protected].
Ерболатова Гульнара Уалхановна (Усть-Каменогорск, Республика Казахстан) - доктор философии, старший преподаватель кафедры энергетики и техниче-
ской физики Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева; e-mail: [email protected].
Никоненко Алиса Владимировна (Томск, Россия) - аспирант Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники; e-mail: [email protected].
About the authors
Nataliya A. Popova (Tomsk, Russian Federation) -Ph.D. in Technical Sciences, Senior Researcher, Department of Physics, Tomsk State University of Architecture and Building; e-mail: [email protected].
Elena L. Nikonenko (Tomsk, Russian Federation) -Ph.D. in Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Department of Physics, Tomsk State University of Architecture and Building; Associate Professor of National Research Tomsk Polytechnic University; e-mail: [email protected].
Gulnara U. Erbolatova (Ust-Kamenogorsk, Republic of Kazakhstan) - Ph.D. in Philosophy, Senior Lecturer, Department of Energy and Technical Physics, East Kazakhstan State Technical University named after D. Serikbayev; e-mail: [email protected].
Alisa V. Nikonenko (Tomsk, Russian Federation) -Postgraduate Student, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics; e-mail: [email protected].
