Влияние импульсных пучково-плазменных воздействий на структурные характеристики и механические свойства поверхностного слоя в сплаве Инконель 718

Металлы (Российская Академия наук, Российская Федерация. 2023. № 4. С. 34–42.

Боровицкая И. В., Демин А. С., Комолова О. А., Латышев С. В., Масляев С. А., Михайлова А. Б., Монахов И. С., Морозов Е. В., Пименов В. Н., Бондаренко Г. Г., Гайдар А. И., Логачев И. А., Матвеев Е. В.

Представлены результаты исследования воздействий импульсных потоков ионов гелия (ИГ) и гелиевой плазмы (ГП) на сплав Инконель 718, приготовленный по аддитивной технологии методом селективного лазерного сплавления с последующей термической обработкой. Определены основные структурные изменения в облученном поверхностном слое (ПС) для двух режимов облучения – мягкого (с плотностью мощности излучения            q = 2 ∙108 Вт/см2 при длительности импульса τ = 50 нс) и жесткого (при q = 1,5∙109 Вт/см2,       τ = 25 нс). Число импульсных воздействий в каждом режиме составляло N = 10 и 20.

            Установлено, что в исходном состоянии и после облучения исследуемый сплав представляет собой однофазный твердый раствор на основе никеля с ГЦК-решеткой. Воздействие на сплав импульсных потоков ИГ и ГП приводит к изменению исходной текстуры в направлении <220>. на текстуру <111>. Указанное изменение текстуры способствовало протеканию наблюдаемого в облученном ПС процесса пластической деформации (ПД), при которой в металлах с ГЦК решеткой под действием приложенных термических напряжений скольжение идет преимущественно по плоскостям {111}.

Отмечено влияние режима облучения исследуемого сплава на параметр его кристаллической решетки. В мягком режиме воздействия потоков ИГ и ГП параметр решетки а снижается по сравнению с исходным значением, что может быть связано с действием остаточных макронапряжений, а также с испарением из ПС атомов примесных элементов, расположенных в междоузлиях решетки. В жестком режиме облучения параметр а возрастает, что обусловлено доминирующим влиянием механизма имплантации в сплав ионов гелия, способствующего росту величины а.

Показано, что наблюдаемые структурные изменения в ПС сплава приводят к уменьшению микротвердости и разупрочнению переплавленного слоя. 

Методом численного моделирования оценена роль термических и  ударно-волновых воздействий в процессах пластической деформации ПД и  структурных изменений в ПС при реализованных условиях облучения.

Ключевые слова: Механические свойства, плазменный фокус, структура, plasma focus, structure, MECHANICAL PROPERTIES