CC BY
7
УДК 66.017 : 66.018.2
Влияние предварительной подготовки наномодификаторов на их эффективность при лазерной обработке поверхности титана
А.Е. Чесноков, В.О. Дроздов, К. А. Скороход, А.В. Смирнов, А.Н. Черепанов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, 630090, Россия
В работе представлены результаты влияния режимов механической обработки порошковой смеси на основе нитрида титана на изменение морфологии обработанной СО2 лазером поверхности, морфологии сварочной ванны и структуры материала на поперечном шлифе. Модификатор из исходных ультрадисперсных частиц нитрида титана, которые имеют низкую смачиваемость металлическим расплавом, не перемещаются вместе с конвективными потоками расплава и концентрируются в приповерхностном слое, не позволяет эффективно изменять структуру обработанного материала по всему его объему. Обработка модифицирующей смеси Ti + TiN в течение 9 мин позволяет получить композиционные частицы (5-7 мкм), по поверхности и объему которых равномерно распределены ультрадисперсные частицы нитрида титана. При лазерном воздействии композиционные частицы плавятся и образуют плакированные тонким слоем титана ультрадисперсные частицы наномодификатора (нитрид титана), которые обладают меньшим значением угла смачивания. Благодаря этому частицы более равномерно распределяются по объему сварочной ванны и увеличивают количество центров кристаллизации, что приводит к формированию однородной мелкодисперсной структуры материала. При этом микротвердость увеличивается до 32 %, а ее стандартное отклонение уменьшается в 1.5-3.0 раза.
Ключевые слова: титан, нитрид титана, ультрадисперсные частицы, центробежная планетарная мельница, лазерная обработка, модифицирование
DOI 10.55652/1683-805X_2023_26_5_105
Effect of preprocessing of nanomodifiers on their efficiency in laser surface treatment of titanium
A.E. Chesnokov, V.O. Drozdov, K.A. Skorokhod, A.V. Smirnov, and A.N. Cherepanov
Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS, Novosibirsk, 630090, Russia
This study examines the influence of the mechanical processing of a titanium nitride based powder mixture on the change in the morphology of the CO2 laser treated surface, the weld pool morphology, and its cross-sectional structure. Ultrafine titanium nitride particles used as nanomodifier, which have low wettabil-ity in the metal melt and are not entrained by its convective flows, accumulate in the subsurface and reduce the structural modification efficiency in the bulk of the treated material. Processing of the modifying Ti + TiN mixture for 9 min leads to the formation of composite particles (5-7 ^m) in which ultrafine titanium nitride particles are uniformly distributed over the surface and volume. The composite particles melt during laser irradiation and form ultrafine titanium nitride particles of nanomodifier cladded with a thin titanium layer, which have a smaller contact angle. As a result, the particles are more evenly distributed over the weld pool and the number of crystallization centers increases, leading to the formation of a fine homogeneous structure of the material. The microhardness increases by 32%, and its standard deviation decreases by a factor of 1.53.0.
Keywords: titanium, titanium nitride, ultrafine particles, centrifugal planetary mill, laser treatment, modification
© Чесноков А.Е., Дроздов В.О., Скороход К.А., Смирнов А.В., Черепанов А.Н., 2023
1. Введение
В настоящее время в промышленности наблюдается тенденция к расширению потребления изделий из титана и титановых сплавов. Среди широкой номенклатуры конструкционных материалов титановые сплавы наиболее востребованы за счет целого ряда положительных характеристик: литейные свойства, удельная прочность, коррозионная стойкость, немагнитность и жаропрочность при температурах эксплуатации выше 500-600 °С [1, 2]. Благодаря высокой удельной прочности и жаропрочности титан и его сплавы широко используют в морской промышленности [3, 4], судостроении [4], медицине [5], авиастроении и космической отрасли [6]. Ограничивает применение титана и его сплавов низкое сопротивление к изнашиванию, что обусловлено его высокой химической активностью. Титан и титановые сплавы обладают тонкой (5 нм) оксидной пассивирующей пленкой, которая обеспечивает коррозионную стойкость. Однако в условиях трения происходит ее разрушение, образуются ювенильные поверхности. При интенсивном взаимодействии контактирующих поверхностей материалов наблюдается эффект холодной сварки, который выражается в образовании мостиков схватывания, что приводит к задирообразованию и заклиниванию всего узла трения. Отмеченная проблема значительно усложняет использование титана и его сплавов в условиях трения и ограничивает его сферу применения [7].
При повышенных температурах титан активно взаимодействует с кислородом, азотом, водородом и аммиаком, соответственно, его плавка и разливка характеризуются формированием структурных особенностей сплавов. Например, литые титановые сплавы имеют крупное зерно и наличие неразрушенной сетки межкристаллитного вещества, что отражается на показателях его твердости [8]. Легирование титановых сплавов не всегда приводит к повышению твердости, о чем свидетельствует анализ литературных данных [8-11]. Соответственно, совокупность низкой твердости и износостойкости титана и его сплавов могут приводить к ряду дефектов деталей ответственного назначения, таких как трещины, вмятины и усталостное разрушение [12, 13]. Одним из наиболее перспективных методов высокоэнергетической обработки поверхностей трибонагруженных деталей, за счет уплотнения материала, устранения внутренних дефектов и измельчения разме-
ров зерна, является обработка лазерным лучом [14].
Методы лазерной обработки поверхности можно разделить на переплавление поверхности [15, 16], поверхностное легирование [17, 18] и лазерную наплавку [19, 20]. Одним из перспективных методов формирования мелкодисперсной структуры, является использование наномодифи-каторов (ПС, ТШ, 81С, УС, №С и др.). В работах [21-25] исследовали модифицирование металлов и сплавов в процессе литья, в [26-30] значительное внимание уделено применению наномоди-фицирования для упрочнения швов при формировании неразъемных соединений металлоконструкций. Работы [31-34] посвящены изучению формирования защитных покрытий с использованием ультрадисперсных частиц модификатора.
В работе [26] приводятся результаты применения тугоплавких и поверхностно-активных модификаторов (ПС, ПК, Б1С, УС, №С, ТЮ2, А12О3, MgO, 2гО2) для повышения пластичности сварочных швов без существенного снижения их прочности. По результатам работы [26] наиболее высокие значения рабочих характеристик сварочного шва (вязкость и пластичность) получены при использовании поверхностно-активных модификаторов на основе оксидов ТЮ2, 2гО2. Отмечено, что одной из важных задач при модифицировании является смачиваемость ультрадисперсных частиц модификатора и равномерность их распределения по всему объему расплава.
Основное достоинство модификаторов на основе оксидов — их относительная инертность в расплаве металла. Однако оно становится незначительным по сравнению с их недостатком — низкой смачиваемостью. Таким образом, для достижения желаемого эффекта модифицирования (создания более мелкозернистой структуры) нужно использовать большее количество порошка на основе оксидов по сравнению с использованием модификаторов на основе нитридов [35, 36] для получения аналогичного результата,
Стоит отметить, что угол смачивания влияет не только на равномерность распределения частиц по всему объему расплава, но и на параметры зарождения твердой фазы [37, 38]. Одним из вариантов повышения смачиваемости наномодифи-каторов является плакирование, т. е. покрытие частиц тонким слоем другого материала [39, 40]. Существуют различные методы плакирования частиц, такие как обработка в планетарной мель-
нице [41], в плазменной струе [42] и др. В работе [41] были определены режимы механической обработки в высокоэнергетической планетарной мельнице порошков титана и нитрида титана, при которых получены композиционные частицы для
использования в лазерной наплавке и литье. Несмотря на то что само применение тугоплавких частиц в качестве наномодификаторов активно исследуется [23, 26, 32, 33, 43-45], вопрос экспериментального исследования изменения смачива-
/(¿/р), мкм 1 /<Ц,)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 ¿/„, мкм
/(¿/р), мкм 1 /<Ц,)
0 30 60 90 ¿/р, мкм
/(¿/р), мкм 1 р)
Рис. 1. Интегральная (1) и дифференциальная (2) объемные функции распределения по размерам частиц (а, в, д); изображение исходных (б) и механически обработанных частиц порошка (г, е), растровая электронная микроскопия. Смесь 1 (а, б); 2 (в, г); 3 (д, е)
Таблица 1. Гранулометрические характеристики частиц порошковых смесей
Номер смеси Состав порошка Способ и параметры подготовки Удельная поверхность £уд, м2/г Средний размер частиц dpm, мкм; стандартное отклонение SD, мкм
1 TiN Исходные частицы 11.73 1.26; 1.18
2 Ti + 25 вес. % TiN Механическая обработка в течение 1 мин, ускорение мелющих тел 117^ 2.59 33.72; 23.9
3 Ti + 25 вес. % TiN Механическая обработка в течение 9 мин, ускорение мелющих тел 117^ 1.72 6.88; 5.71
емости при плакировании с использованием механической обработки в планетарной мельнице исследован недостаточно.
Целью данной работы является экспериментальное исследование влияния режимов механической обработки наномодифицирующих композиций в высокоэнергетической планетарной мельнице на микроструктуру и физические свойства поверхностного слоя деталей из титановых сплавов, обработанных с помощью лазерного луча.
2. Методика эксперимента
Модификатором являлись как исходные нано-частицы нитрида титана (размером -50 нм), так и композиционные агломерированные частицы, полученные, при прочих равных условиях [41], в высокоэнергетической планетарной мельнице совместной обработкой порошков титана (марки ПТС-1) и нитрида титана. В [41] авторами уже был проведен анализ данных частиц. Время механической обработки равное 1 мин достаточно для равномерного распределения наномодификаторов (TiN) по всему объему композита. Однако наименьший размер композиционных частиц был получен при обработке в течение 9 мин. Поэтому в качестве модификатора были выбраны частицы, обработанные в течение 1 и 9 мин. Состав порошковой смеси определялся из весового соотношения модификатора к массе переплавляемого при лазерной обработке металла и составлял 0.1 вес. % [27, 29, 30, 34].
Характеристики порошковых смесей представлены на рис. 1 и в табл. 1. Гранулометрический состав порошков был определен с использованием лазерного дифракционного анализатора LS 13 320 (Beckman Coulter). Микроскопические исследования и микрорентгеноспектральный анализ проводились на электронном микроскопе Zeiss Evo MA15 (Germany) с использованием детектора об-ратнорассеянных электронов.
Из рис. 1 видно, что механическая обработка порошковой смеси состава Л + 25 вес. % ПК в планетарной мельнице приводит к образованию агломерированных композиционных частиц, объемная деформация которых изменяет их форму поверхности, размер и структуру.
В качестве подложек использовали пластины титана (марки ВТ 1-0) размером 30 х 30 х 3 мм3. Подготовка пластин включала шлифовку обрабатываемых участков и их обезжиривание. Наномо-дификатор наносился на подложку шликерным методом.
Лазерная обработка может проводиться при различных режимах воздействия, одним из которых является режим «кинжального проплавле-ния», который образует стабильный парогазовый канал в центральной части шва и позволяет получить проплавление металла с наибольшей глубиной. Этот режим чаще всего используется при лазерной сварке или для обработки слоя поверхности. Именно его воздействие на поверхность подложки исследовали как без использования нано-модификатора, так и при введении наномодифи-
Рис. 2. Схема лазерной обработки поверхности титановых пластин: подложка (1), луч лазера (2), модифицирующая смесь (3)
Рис. 3. Микротвердость обработанного материала образцов: без наномодификатора 1 (а); с использованием смеси 1 (б), 2 (в), 3 (г)
катора с двумя режимами механической обработки порошковой смеси титана и ультрадисперсных частиц нитрида титана.
Обработка поверхности проводилась с помощью СО2-лазера непрерывного действия в защитной атмосфере гелия при следующих параметрах: длина волны 10.6 мкм; мощность 0.5 кВт; скорость перемещения подложки 1 м/мин; диаметр фокального пятна 0.2 мм; фокус находился на поверхности пластины (рис. 2). В работе исследовались одиночные треки обработанной поверхности.
Микротвердость обработанного материала измеряли в поперечном сечении по методу Виккер-са с нагрузкой 10 г на твердомере Бига8сап-50. Для каждого образца индентирование производили с шагом 15 мкм вдоль центральной оси сварочной ванны и в центральной части трех областей: верхней (от поверхности пластины до 400 мкм), средней (от 400 до 800 мкм) и нижней (от 800 мкм до конца сварочной ванны). На основе полученного массива данных было построено распределе-
ние микротвердости по объему сварочной ванны для всех образцов (рис. 3).
3. Результаты и обсуждения
Использование наномодификатора приводит к изменению морфологии поверхности (рис. 4) и структуры обработанного материала (рис. 5).
Общий вид морфологии поверхности треков, представленный на рис. 4, показывает, что при добавлении наномодификаторов формируется более выраженная дендритная структура.
На рис. 6 представлен шлиф поперечного сечения трека, демонстрирующий морфологию сварочной ванны. Видно, что добавка ультрадисперсного модификатора не приводит к значительным изменениям морфологии.
Плакирование частиц влияет на угол смачивания, от которого зависят энергия Гиббса и, соответственно, эффективность срабатывания нано-модификаторов [37, 38]. При лазерной обработке поверхности в объеме модифицированного мате-
Рис. 4. Морфология поверхности треков образцов: без наномодификатора 1 (а); с использованием смеси 1 (б), 2 (в), 3 (г)
риала формируется мелкодисперсная игольчатая структура корзиночного плетения (рис. 5), которая наиболее выражена для материала с добавкой модифицирующей смеси 3 (рис. 5, г).
Стоит отметить подобие структур обработанного материала: верхняя область (образец с использованием смеси 2) и средняя область (образец с использованием смеси 3) (рис. 5, в); средняя
область (образец с использованием смеси 2) и нижняя область (образец с использованием смеси 3) (рис. 5, г). Это косвенно подтверждает проникновение модификатора при использовании смеси 3 на большую глубину.
Таким образом, режим механической подготовки модифицирующих частиц влияет на количество центров кристаллизации в затвердеваю-
Рис. 5. Структура обработанного материала в средней области образцов: без наномодификатора 1 (а); с использованием смеси 1 (б), 2 (в), 3 (г)
щем материале. Это приводит к значительному изменению структуры материала и определяет эффективность модифицирования.
Изменение дисперсности структуры материала (рис. 5) приводит к изменению его микротвердости. На рис. 3 представлено распределение микротвердости по площади поперечного сечения обработанного материала.
Из рис. 3 видно, что центральная часть материала, обработанного лазерным воздействием (зона образования парогазового канала при кинжальном проплавлении), обладает наибольшими значениями микротвердости. Для образования однородной структуры важным условием является равномерность распределения ультрадисперсного модификатора по объему обработанного материала. При использовании в качестве модификатора исходных ультрадисперсных частиц нитрида титана (смесь 1) (рис. 3, б) значительная часть обработанного лазерным воздействием материала имеет значение микротвердости ниже, чем материал, в котором использовали композиционные частицы (смеси 2 и 3) (рис. 3, в, г). Предполагается, что в данном случае большая часть модифицирующих частиц из-за низкой смачиваемости металлическим расплавом не перемещалась вместе с конвективными потоками и не распределялась равномерно по всему объему материала. Это привело к увеличению концентрации модификаторов в приповерхностном слое, а также в центральной
части сварочной ванны за счет эффекта кинжального проплавления. На рис. 3, в видно, что использование смеси 2 позволяет повысить микротвердость обработанного лазерным воздействием материала не только в центральной его части, но и в периферийных зонах, не превышающих одной трети от полной глубины проплавления.
Мы предполагаем, что отмеченная особенность связана с крупными (до 120 мкм) размерами композиционных частиц модификатора (рис. 1, в), поскольку энергии лазерного воздействия (используемого режима обработки) недостаточно для полного одновременного проплавления и поверхности образца, и частиц. Так как данный режим является оптимальным для создания модифицированного слоя в титане, увеличение плотности мощности не является рациональным решением. Отсюда следует, что для плавления композиционных частиц необходимо использовать механически обработанную смесь с меньшими размерами (смесь 3) (рис. 1, д).
Таким образом, плакированные титаном ультрадисперсные частицы наномодификатора (нитрид титана) не расплавляются [46] и благодаря хорошей смачиваемости более равномерно распределяются конвективными потоками по объему металлического расплава (рис. 3, г). В табл. 2 представлены средние значения микротвердости материала в его различных областях после лазерного воздействия.
Таблица 2. Средние значения микротвердости материала, обработанного лазерным воздействием
Модификатор HV0.01; SD (верхняя область) HV0.01; SD (средняя область) HV0.01; SD (нижняя область) HV0.01; SD (по всему объему)
Без наномодификатора 509; 32 485; 21 364; 38 452; 59
Модификатор — исходные ультрадисперсные частицы нитрида титана 487; 21 452;14 430; 16 456; 31
Механически обработанная в течение 1 мин модифицирующая смесь 520; 23 504; 13 434;21 486; 39
Механически обработанная в течение 9 мин модифицирующая смесь 530; 9 510; 16 480; 15 507; 27
Из табл. 2 следует, что значения микротвердости образцов с использованием смесей 2 и 3 в верхней и средней области незначительно увеличились (до 5 %), в то время как в нижней области эти значения доходят до 19 % (смесь 2) и 32 % (смесь 3) по отношению к значениям микротвердости в соответствующих областях образца без использования модификаторов. Таким образом, использование смеси 3 приводит к значительным изменениям микроструктуры по всему объему обработанного материала, а повышение микротвердости происходит не только в центральной части и верхней области, но также и в других областях. Стоит отметить уменьшение значения стандартного отклонения в 1.5-3.0 раза для всех соответствующих областей образцов с использованием наномодификаторов.
4. Заключение
Показано, что использование механически обработанной модифицирующей смеси приводит к незначительному изменению морфологии обработанной поверхности и формы трека на поперечном шлифе. При лазерной обработке поверхности с добавкой модифицирующей смеси, механически обработанной в течение 9 мин, наблюдается наибольшее изменение в структуре материала за счет увеличения количества центров кристаллизации. Формируется мелкодисперсная игольчатая структура корзиночного плетения. Стандартное отклонение при исследовании микротвердости уменьшается в 1.5-3.0 раза.
Использование модифицирующей смеси, механически обработанной в течение 1 мин, состоящей из крупных (до 120 мкм) композиционных частиц модификатора позволяет изменить микроструктуру и, соответственно, повысить микротвердость обработанного лазерным воздействием
материала не только в центральной его части, но и в периферийных зонах, не превышающих одной трети от полной глубины проплавления.
Механическая обработка смеси в течение 9 мин позволяет получить композиционные частицы меньших размеров. Благодаря хорошей смачиваемости ультрадисперсные частицы наномо-дификатора более равномерно распределяются по всему объему металлического расплава, образуя мелкодисперсную структуру и повышая микротвердость материала на величину до 32 %, по сравнению с лазерной обработкой без использования наномодификаторов.
Финансирование
Результаты исследований получены частично при финансовой поддержке гранта РФФИ-РОСАТОМ № 20-21-00046 и частично за счет Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2021— 2023 гг. (проект 121030500137-5) с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Механика» (Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН).
Литература
1. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. - М.: ВИЛС-МАТИ, 2009.
2. Вульф Б.К. Термическая обработка титановых сплавов. -М.: Металлургия, 1969.
3. Gorynin I.V. Titanium alloys for marine application // Mater. Sci. Eng. A. - 1999. - V. 263. - №. 2. - С. 112-116. -https://doi.org/10.1016/S0921-5093(98)01180-0
4. Oryshchenko A.S., Gorynin I.V., Leonov V.P., Kudryav-tsev A.S., Mikhailov V.I., Chudakov E.V. Marine titanium alloys: Present and future // Inorg. Mater. Appl. Res. - 2015. -V. 6. - No. 6. - P. 571-579. - https://doi.org/10.1134/ S2075113315060106
5. Balazic M., Kopac J., Jackson M.J., Waqar A. Review: Titanium and titanium alloy applications in medicine // Int. J. Nano Biomater. - 2007. - V. 1(1). - https://doi.org/10.1504/ IJNBM.2007.016517
6. Williams J.C., Boyer R.R. Opportunities and issues in the application of titanium alloys for aerospace components // Metals. - 2020. - V. 10(6). - P. 705. - https://doi.org/10.3390/ met10060705
7. Чечулин Б.Б., Ушков С.С., Разуваева И.Н., Гольд-файнВ.Н. Титановые сплавы в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1977.
8. Poondla N., Srivatsan T.S., Patnaik A., Petraroli M. A study of the microstructure and hardness of two titanium alloys: Commercially pure and Ti-6Al-4V // J. Alloys Compd. -2009. - V. 486. - P. 162-167. - https://doi.org/10.1016/jjall com.2009.06.172
9. Niinomi M. Mechanical properties of biomedical titanium alloy // Mater. Sci. Eng. A. - 1998 - V. 243. - P. 231-236. -https://doi.org/10.1016/S0921-5093(97)00806-X
10. Qian L., Xiao X., Sun Q., Yu T. Anomalous relationship between hardness and wear properties of a superelastic nickeltitanium alloy // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V. 84. -P. 1076-1078. - https://doi.org/10.1063A.1886245
11. Brandl E., Schoberth A., Leyens C. Morphology, microstructure, and hardness of titanium (Ti-6Al-4V) blocks deposited by wire-feed additive layer manufacturing (ALM) // Mater. Sci. Eng. A. - 2012. - V. 532. - P. 295-307. - https:// doi.org/10.1016/j.msea.2011.10.095
12. Stolyarov V.V., Shuster L.S., Migranov M.S., ValievR.Z., Zhu Y.T. Reduction of friction coefficient of ultrafine-grained CP titanium // Mater. Sci. Eng. A. - 2004. -V. 371. - P. 313-317. - https://doi.org/10.1016/j.msea.2003. 12.026
13. Budinski K.G. Tribological properties of titanium alloys // Wear. - 1991. - V. 151. - P. 203-217. - https://doi.org/10. 1016/0043-1648(91)90249-T
14. Zhang L.C., Chen L.-Y., Wang L. Surface modification of titanium and titanium alloys: Technologies, developments, and future interests // Adv. Eng. Mater. - 2020. - V. 22(5). -P. 2070017. - https://doi.org/10.1002/adem.202070017
15. Zhang D., Qin Y., Feng W., Huang M., Wang X., YangS. Microstructural evolution of the amorphous layers on Mg-Zn-Ca alloy during laser remelting process // Surf. Coat. Technol. - 2019. - V. 363. - P. 87-94. - https://doi.org/10. 1016/j.surfcoat.2019.02.051
16. Das B., Nath A., Bandyopadhyay P.P. Scratch resistance and damage mechanism of laser remelted thermally sprayed ceramic coating // Surf. Coat. Technol. - 2019. - V. 364. -P. 157-169. - https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.02.078
17. Siddiqui A.A., Dubey A.K., Paul C.P. A study of metallurgy and erosion in laser surface alloying of Al^Cu^FeNiTi high entropy alloy // Surf. Coat. Technol. - 2019. - V. 361. -P. 27-34. - https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.01.042
18. Dai J., Li S., Zhang H. Microstructure and wear properties of self-lubricating TiB2-TiCINy ceramic coatings on Ti-6Al-4V alloy fabricated by laser surface alloying // Surf. Coat. Technol. - 2019. - V. 369. - P. 269-279. - https://doi.org/10. 1016/j.surfcoat.2019.04.056
19. Lei J., Shi C., Zhou S., Gu Z., Zhang L.C. Enhanced corrosion and wear resistance properties of carbon fiber reinforced Ni-based composite coating by laser cladding // Surf. Coat. Technol. - 2018. - V. 334. - P. 274-285. - https://doi. org/10.1016/j.surfcoat.2017.11.051
20. Shi C., Lei J., Zhou S., Dai X., Zhang L.C. Microstructure and mechanical properties of carbon fibers strengthened Ni-based coatings by laser cladding: The effect of carbon fiber contents // J. Alloys Compd. - 2018. - V. 744. - P. 146155. - https://doi.org/10.1016/jjallcom.2018.02.063
21. Степанова Н.В., Кузнецов В.А., Малютина Ю.Н., Терен-тьев Д.С., Ложкин В.С., Разумаков А.А. Структура и механические свойства серого чугуна, модифицированного механоактивированной смесью карбида вольфрама и хрома // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. - 2013. - № 3. - C. 121-126.
22. Мартюшев Н.В., Зыкова А.П., Башев В.С. Модифицирование сплава марки АК12 частицами ультрадисперсного порошка вольфрама // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. - 2017. - № 3. - С. 51-58.
23. Wang K., Jiang H.Y., Jia Y.W., Zhou H, Wang ^ Q.D., Ye B., Ding W.J. Nanoparticle-inhibited growth of primary aluminum in Al-10Si alloys // Acta Mater. - 2016. - V. 103. -P. 252-263. - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.10.005
24. Черепанов А.Н., Овчаренко В.Е. Влияние наноструктури-рованных композиционных порошков на структуру и прочностные свойства жаропрочного сплава Inconel 718 // ФММ. - 2015. - Т. 116. - № 12. - С. 1339-1344. -https://doi.org/10.7868/S0015323015100046
25. Григоренко Г.М., Костин В.А., Головко В.В., ЖуковВ.В., Зубер Т.А. Влияние нанопорошковых инокуляторов на структуру и свойства литого металла высокопрочных низколегированных сталей // Современная электрометаллургия. - 2015. - № 2. - С. 32-41.
26. Костин В.А., Григоренко Г.М., Жуков В.В. Модифицирование структуры сварных швов высокопрочных низколегированных сталей наночастицами тугоплавких металлов // Строительство, материаловедение, машиностроение: Стародубовские чтения. - 2016. - С. 93-98.
27. Оришич А.М., Черепанов А.Н., Шапеев В.П., Пугачева Н.Б. Наномодифицирование сварных соединений при лазерной сварке сплавов. - Новосибирск: Сибирское научное издание, 2014.
28. Болдырев А.М., Рубцова Е.М., Орлов А.С., Сизинцев С.В., Ткачев А.Г., Першин В.Ф. Повышение эффективности модифицирования сварных швов при сварке плавлением // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли РФ в 2018 г. - М.: Российская академия архитектуры и строительных наук, 2019. - С. 114-122.
29. Cherepanov A.N., Drozdov V.O., Malikov A.G., Ori-shich A.M., Mali V.I. Studying the laser welding of porous metals with the application of compact inserts and nanopow-ders // Phys. Met. Metallogr. - 2021. - V. 122. - No. 3. -P. 301-306. - https://doi.org/10.1134/S0031918X21030030
30. Drozdov V.O., Orishich A.M., Malikov A.G., KarpovE.V. Effect of nanomodification additives at laser welding of aluminum-lithium alloys for air-space applications // AIP Conf. Proc.: Proceedings of the XXVI Conference on High-Energy Processes in Condensed Matter, dedicated to the 150th anniversary of the birth of S.A. Chaplygin. - 2019. - P. 030115.
31. Шекшеев М.А., Михайлицын С.В., Сычков А.Б., Емелю-шин А.Н., Ширяева Е.Н. Исследование влияния ультрадисперсных частиц монокарбида вольфрама на структуру наплавленного металла // Вестник ЮУГУ. Металлургия. - 2018. - Т. 18. - № 4. - С. 128-136. - https://doi.org/ 10.14529/met780414
32. Lazarova R., Dimitrova R., Murdjeva Y., Valkov St., Pet-rov P. Layers Obtained on Aluminum by Nanopowder Deposition and Subsequent Electron Beam Scanning // Materials and Manufacturing Processes. - Taylor & Francis, 2018. - P. 1-5. - https://doi.org/10.1080/10426914.2018. 1453148
33. Anestiev L., Lazarova R., Petrov P., Dyakova V., Stanev L. On the strengthening and the strength reducing mechanisms at aluminium matrix composites reinforced with TiCN nano-sized particulates // Philos. Mag. -2021. - V. 101. - No. 2. - P. 129153. - https://doi.org/10.1080/14786435.2020.1821114
34. Черепанов А.Н., Дроздов В.Н., Маликов А.Г., Ори-шич А.М., Муль Д.О., Шевцова Л.И. Влияние нанострук-турированных порошковых композиций на характеристики поверхностного слоя стали при лазерной обработке // Тяжелое машиностроение. - 2016. - № 6. - С. 2-4.
35. Черепанов А.Н., Афонин Ю.В., Маликов А.Г., Ори-шич А.М. О применении нанопорошков тугоплавких соединений при лазерной обработке материалов // Тяжелое машиностроение. - 2008. - № 4. - С. 25-26.
36. Черепанов А.Н., Оришич А.М., Шапеев В.П. Лазерная сварка металлов и сплавов с применением нанопо-рошковых модифицирующих добавок. Теория, эксперимент // Физ. мезомех. - 2013. - Т. 16. - № 1. - С. 91104. - https://doi.org/10.24411/1683-805X-2013-00033
37. Черепанова В.К., Черепанов А.Н. Зарождение твердой фазы в металлическом расплаве, модифицированном сферическими наночастицами // Металлургия: Технологии, инновации, качество. Труды XXI Межд. научно-практической конференции. В 2-х ч. / Под ред. Е.В. Протопопова. - 2019. - С. 153-159.
38. Черепанова В.К., Черепанов А.Н. Модель гетерогенного зародышеобразования на кубических наночастицах // Доклады АН ВШ РФ. - 2019. - № 1(42). - C. 7-17. -https://doi.org/10.17212/1727-2769-2019-1-7-17
39. Пат. RU 2615405. Усовершенствование армированных волокнами материалов / А. Эллис, Ж.М. Беро // Бюл. ФИПС. - 2017. - https://fips.ru/iiss/document.xhtml7faces-redirect=true&id=577e83728eec30a9cb003ef9ec37cd6a
40. Алексеев А.В., Предтеченский М.Р. Сравнительное исследование результатов плакирования наночастиц на
планетарной шаровой мельнице и гидравлическом прессе // Системы анализа и обработки данных. - 2012. -№ 3. - С. 35-44.
41. Drozdov V.O., Chesnokov A.E., Cherepanov A.N., Smir-nov A.V. Study of the influence of the time of mechanical processing of powder mixture of composition Ti-25 wt % TiN in a planetary mill on the characteristics of composite particles // J. Phys. Conf. Ser.: XXII Winter School on Continuous Media Mechanics (WSCMM-2021), Perm, 22-26 March 2021. - AIP Publishing, 2021. - V. 1945. -P. 012005(7). - https://doi.org/10.1088/1742-6596/1945/1/ 012005
42. Drozdov V.O., Chesnokov A.E., Cherepanov A.N., Smir-novA.V. Study of the formation of nanostructured composite powders in a plasma jet // Thermophys. Aeromech. - 2019. -V. 26. - No. 5. - P. 739-744. https://doi.org/10.1134/ S0869864319050111
43. Kandeva M., Panov I., Dochev B. Effects of nanomodifiers on the wear resistance of aluminum-silicon alloy AlSi18 in tribosystems in case of reversive friction and lubrication // J. Balkan Tribol. Assoc. - 2020. - V. 26(4). - P. 637-652.
44. Полубояров В.А., Коротаева З.А., Корчагин М.А., Ляхов Н.З., Черепанов А.Н., Калинина А.П. Применение механически активированных ультрадисперсных керамических порошков для улучшения свойств металлов и сплавов // Техника машиностроения. - 2003. - № 6. -С. 35-42.
45. Болдырев А.М., Рубцова Е.М., Орлов А.С., Сизинцев С.В., Ткачев А.Г., Першин В.Ф. Повышение эффективности модифицирования сварных швов при сварке плавлением // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли РФ в 2018 г. - М.: Издательство АСВ, 2019. - С. 114-122. -https://doi.org/10.22337/9785432303134-114-122
46. Drozdov V.O., Cherepanov A.N. Melting point of the coating on a refractory nanoparticle // Steel Transl. - 2014. -V. 44. - No. 2. - P. 96-98. - https://doi.org/10.3103/ S0967091214020041
Поступила в редакцию 24.01.2023 г., после доработки 15.05.2023 г., принята к публикации 19.05.2023 г.
Сведения об авторах
Чесноков Антон Евгеньевич, к.т.н., снс ИТПМ СО РАН, chae@itam.nsk.ru Дроздов Владимир Олегович, к.ф.-м.н., нс ИТПМ СО РАН, drozdov@itam.nsc.ru Скороход Ксения Андреевна, ст. инж. ИТПМ СО РАН, skorokhod@itam.nsc.ru Смирнов Андрей Владимирович к.т.н., снс ИТПМ СО РАН, asmirnov_04@mail.ru Черепанов Анатолий Николаевич, д.ф.-м.н., гнс ИТПМ СО РАН, ancher@itam.nsc.ru
