27 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
27
наноструктуризация прослоек кремния и полное разрушение структуры ячеистой
кристаллизации (рис. 4). Это сопровождается глобуляризацией частиц кремния, равномерно
располагающихся в объеме зерен (рис. 4, а), и формированием сетчатой дислокационной
субструктуры со скалярной плотностью дислокаций 3,4*10
10
см
-2
(рис. 4, в). Сравнение этих
данных с результатами трибологических и механических испытаний (рис. 1-3) позволяет
заключить, что разрушение структуры ячеистой кристаллизации при многоцикловой
усталости может явиться одной из основных причин изменения указанных свойств
силумина.
Рис. 4.
ПЭМ изображение структуры силумина, подвергнутого ЭПО по режиму №2 и
разрушенного после 517000 циклов. а, в – светлые поля; б – микроэлектронограмма,
полученная с (в); стрелками указаны частицы кремния, расположенные в зерне алюминия (а)
и в прослойках кремния (в).
Выводы
Проведены исследования трибологических и прочностных свойств поверхности
силумина, подвергнутого ЭПО в различных режимах и усталостным испытаниям до
разрушения. ЭПО приводит к формированию в образцах силумина упрочненного
поверхностного слоя толщиной ~30 мкм, в котором величина микротвердости в зависимости
от режима ЭПО от 2 до 5 раз превышает микротвердость основы. Выявлено, что ЭПО с
параметрами 20 Дж/см
2
; 150 мкс; 1 имп. способствует снижению коэффициента трения (в
1,15 раза) и интенсивности изнашивания (в 2,1 раза), а также многократному (в 5,6 раза)
увеличению нанотвердости поверхностного слоя при малых нагрузках.
Многоцикловые усталостные испытания (517000 циклов) приводят к снижению
нанотвердости, увеличению интенсивности изнашивания и коэффициента трения.
Интенсивная деформация материала, протекающая при многоцикловых усталостных
испытаниях и приводящая к разрушению структуры высокоскоростной кристаллизации и
является одной из основных причин снижения прочностных и трибологических свойств
поверхностного слоя силумина.