Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

363 / 460

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
363
УДК: 533.9:539.4.015.2
ФРАКТОГРАФИЯ ПОВЕРХНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ СИЛУМИНА,
ПОДВЕРГНУТОГО ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКЕ*
В.Е. ГРОМОВ 1, доктор физ.-мат наук, профессор,
К.В. АЛСАРАЕВА 1 , аспирант,
Ю.Ф. ИВАНОВ 2 , доктор физ.-мат наук, профессор,
С.В. КОНОВАЛОВ 1, доктор техн. наук, профессор,
(1 СибГИУ, г. Новокузнецк,
2 ИСЭ СО РАН, г. Томск)
Алсараева К.В. – 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42,
Сибирский государственный индустриальный университет,
e-mail:
Сплавы алюминия с кремнием, обладая высокими удельными механическими
свойствами, являются хрупким, трудно деформируемым материалом. Для расширения
областей применения этих сплавов в промышленности необходимо существенно улучшить
их структуру и повысить пластические свойства.
Осуществлено модифицирование поверхности эвтектического силумина
высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Методами современного
физического материаловедения установлены закономерности формирования структуры и
фазового состава силумина, подвергнутого многоцикловым усталостным испытаниям до
разрушения. Анализ структуры поверхностного слоя позволил выявить источники
зарождения субмикротрещин. Выявлено, что наиболее опасными концентраторами
напряжений являются крупные пластины кремния, расположенные на поверхности и в
приповерхностных слоях.
Выявлен режим облучения, позволивший повысить усталостную долговечность
силумина более чем в 3,5 раза. Установлено, что основными причинами этому являются
формирование мультимодальной многофазной субмикро- и наноразмерной структуры.
Ключевые слова: структура, силумин, электронно-пучковая обработка, усталостная
долговечность, фрактография поверхности разрушения.
Введение
Наиболее частой причиной выхода из строя оборудования, механизмов, машин и
сооружений является усталостное разрушение материала [1]. В связи с этим, актуальной
является проблема предотвращения усталостных разрушений (увеличения срока службы)
ответственных деталей, особенно в тех отраслях, где возникновение аварий ведет к
катастрофическим последствиям. Усталостные трещины, как правило, зарождаются в
поверхностном слое детали [2]. Высокоэффективным методом модификации поверхности
деталей и, как следствие, повышения их усталостного ресурса [3-5] является обработка
материала интенсивным импульсным электронным пучком, позволяющая изменять
структуру поверхностного слоя толщиной в десятки микрометров, переводя его в
мультимодальное структурно-фазовое состояние и практически не изменяя структурно-
фазового состояния основного объема сплава [6-8].
* Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания № 3.1496.2014/K на выполнение
научно-исследовательской работы.