Изменения микроструктуры поликристаллических сплавов при ударном воздействии короткими лазерными импульсами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Выполнен обзор работ по применениям импульсного лазерного излучения в технологиях. Рассмотрены преимущества ударного лазерного упрочнения поверхностей обрабатываемых изделий. Предложена модель формирования точечных дефектов и дислокаций при ударно-волновом нагружении поликристаллических материалов. Получено хорошее соответствие расчетной плотности дислокаций результатам экспериментов по лазерному ударному упрочнению образцов из сплава АМг6.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Владимир Валентинович Лиханский

НИЦ «Курчатовский институт»; Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Email: likhanskiy2020@mail.ru

д. ф.- м. н., в. н. с., Лаборатория физики неравновесных процессов в материалах, ТОП

Россия, Москва; Москва

Константин Евгеньевич Улыбышев

НИЦ «Курчатовский институт»; Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Ulybyshev_KE@nrcki.ru

к. ф.- м. н., инженер-исследователь, Лаборатория физики неравновесных процессов в материалах, ТОП

Россия, Москва; Москва

Николай Николаевич Елкин

НИЦ «Курчатовский институт»

Email: elkin_nn@mail.ru

д. ф.- м. н.

Россия, Москва

Максим Васильевич Хорохорин

НИЦ «Курчатовский институт»; Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Email: m.khorokhorin@lebedev.ru

лаборант-исследователь, Лаборатории физики неравновесных процессов в материалах, ТОП

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Arutyunyan R. V., Baranov V. YU., Bol’shov L. A. et al. Vozdejstvie lazernogo izlucheniya na materialy /Otv. red. Velihov E. P.. – M.: Nauka. 1989. 368 p. Арутюнян Р. В., Баранов В. Ю., Большов Л. А. и др. Воздействие лазерного излучения на материалы /Отв. ред. Е. П. Велихов. – М.: Наука. 1989. 368 с.
  2. Gladush G. G., Smurov I. YU. Fizicheskie osnovy lazernoj obrabotki materialov. – M.: FIZMATLIT. 2017. 592p. ISBN 978-5-9221-1712-8. Гладуш Г. Г., Смуров И. Ю. Физические основы лазерной обработки материалов. – М.: ФИЗМАТЛИТ. 2017. 592с. ISBN 978-5-9221-1712-8.
  3. Kuryntsev S. V., Shiganov I. N. Laser Welding of Dissimilar Metals. Photonics Russia. 2020; 14(6): 492–506. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2020.14.6.492.506. Курынцев С. В., Шиганов И. Н. Лазерная сварка разнородных металлов. Обзор. Часть I. Фотоника. 2020; 14(6): 492–506. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2020.14.6.492.506.
  4. Kuryntsev S. V., Shiganov I. N. Dissimilar Metal Laser Welding. Review. Part 2. Photonics Russia. 2021; 15(1): 30–44. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2021.15.1.30.44. Курынцев С. В., Шиганов И. Н. Лазерная сварка разнородных металлов. Обзор. Часть II. Фотоника. 2021; 15(1): 30–44. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2021.15.1.30.44.
  5. Chen G. X., Kwee T. J., Tan K. P. et al. Laser cleaning of steel for paint removal. Appl. Phys. A. 2010;101: 249–253. doi: 10.1007/s00339-010-5811-0.
  6. AlShaer A. W., Li L., Mistry A. The effects of short pulse laser surface cleaning on porosity formation and reduction in laser welding of aluminium alloy for automotive component manufacture. Optics & Laser Technology. 2014; 64: 162–171. doi: 10.1016/j.optlastec.2014.05.010.
  7. Majorov V. S. Lazernoe uprochnenie metallov. V kn. «Lazernye tekhnologii obrabotki materialov: sovremennye problemy fundamental’nyh issledovanij i prikladnyh razrabotok» / Pod red. V.YA. Panchenko. – M.: FIZMATLIT. 2009. 664 p. Майоров В. С. Лазерное упрочнение металлов. В кн. «Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок» / Под ред. В. Я. Панченко. – М.: ФИЗМАТЛИТ. 2009. 664 с.
  8. Batsanov S. S. Shock and Materials. Chapter 3. Laser-Induced Shock Compession. – Springer Singapore. 2018. ISBN 978-981-10-7885-9. doi: 10.1007/978-981-10-7886-6.
  9. YAres’ko S.I., Goryainov D. S. Modelirovanie processa lazernogo uprochneniya rezhushchego instrumenta. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2011; 13№ 4(3): 921–926. Яресько С. И., Горяинов Д. С. Моделирование процесса лазерного упрочнения режущего инструмента. Известия Самарского научного центра РАН. 2011; 13№ 4(3): 921–926.
  10. Korotkov V. A. Poverhnostnaya plazmennaya zakalka. – Nizhnij Tagil: Nizhnetagil’skij tekhnologicheskij institut (filial UrFU). 2012. 64 p. Коротков В. А. Поверхностная плазменная закалка. – Нижний Тагил: Нижнетагильский технологический институт (филиал УрФУ). 2012. 64 с.
  11. Hirth J., Lothe J. Theory of Dislocations. – New York: McGraw-Hill, 1968. 780 p. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций /Перевод с английского под ред. Э. М. Надгорного и Ю. А. Осипьяна. – М.: Атомиздат. 1972. 600 c.
  12. Askaryon G. A., Morez E. M. Generation of elastic waves by transient surface heating. JETP Lett. 1963;16:1638–1644.
  13. Gujba A. K., Medraj M. Laser Peening Process and Its Impact on Materials Properties in Comparison with Shot Peening and Ultrasonic Impact Peening. Engineering, Materials Science. 10 December. 2014;7:7925–7974. doi: 10.3390/ma7127925.
  14. Wang F. et al. Localized plasticity in silicon carbide ceramics induced by laser shock processing. Materialia. 2019; 6: 100265. doi: 10.1016/j.mtla.2019.
  15. Meyers M. A., Jarmakani H., Bringa E. M., Remington B. A. Dislocations in Shock Compression and Release. – The Netherlands: Elsevier, North-Holland. 2009; 91–197.
  16. Bringa E. M., Caro A., Victoria M., Park N. Atomistic Modeling of Wave Propagation in Nanocrystals. Journal of Metals. 2005; 57: 67–70. doi: 10.1007/s11837-005-0119-9
  17. Nandedkar A. S. Diffusion Characteristics of Vacancies in Aluminum Interconnects. MRS Online Proceedings Library (OPL). Volume 291: Symposium O – Materials Theory and Modeling. 1992; 291: 361. doi: 10.1557/PROC-291-361. URL:[https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-online-proceedings-library-archive/listing].
  18. Osiko V. V., Shcherbakov I. A. Solid-State Lasers. Part II. Fotonika. 2013; 4: 24–44. Осико В. В., Щербаков И. А. Твердотельные лазеры. Часть II. Фотоника. 2013; 4: 24–44.
  19. Mehrer H., Luckabauer M., Sprengel W. Self- and Solute Diffusion, Interdiffusion and Thermal Vacancies in the System Iron-Aluminium. Defect and Diffusion Forum. Vol. 331. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/DDF.331' target='_blank'>www.scientific.net/DDF.331
  20. Grabowski S., Kadau K., Entel P. Atomistic modeling of diffusion in aluminum. Phase Transitions. 2002; 75 (1–2): 265–272.
  21. Bakulin I. A., Kuznecov S. I., Panin A. S., Tarasova E. YU. Lazernaya udarnaya obrabotka splava AMg6 bez zashchitnogo pokrytiya. Fizika i himiya obrabotki materialov. 2021; 1: 31–39. doi: 10.30791/0015-3214-2021-1-31-39. Бакулин И. А., Кузнецов С. И., Панин А. С., Тарасова Е. Ю. Лазерная ударная обработка сплава АМг6 без защитного покрытия. Физика и химия обработки материалов. 2021; 1: 31–39. doi: 10.30791/0015-3214-2021-1-31-39.
  22. Bakulin I. A., Kakovkina N. G., Kuznetsov S. I., Panin A. S., Tarasova E. Yu. Structure and Residual Stresses in the AMg6 Alloy after Laser Shock Processing. Inorganic materials: applied research. 2021; 12 (1): 55–60. doi: 10.1134/S2075113321010032.
  23. Bakulin I. A., Kuznetsov S. I., Panin A. S. et al. Effect of Preliminary Heat Treatment on the Formation of Structure and Residual Stresses in the AMg6 Alloy at Laser Shock Peening Without Coating. Journal of Russian Laser Research. 2024; 45:237–248. doi: 10.1007/s10946-024-10207-4.
  24. Lihanskij V. V., Ulybyshev K. E., Elkin N. N. Numerical simulations of the processes induced by laser shock peening in AMg6 aluminum alloy. Aviation Materials and Technologies. 2025;79(2):33–47. doi: 10.18577/2713-0193-2025-0-2-33-47. Лиханский В. В., Улыбышев К. Е., Елкин Н. Н. Численное моделирование процессов при лазерном ударном упрочнении алюминиевого сплава АМг6. Авиационные материалы и технологии. 2025;79(2):33–47. doi: 10.18577/2713-0193-2025-0-2-33-47.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменение размера зерна в сплаве AZ31B Mg при лазерном ударном воздействии по данным [13]: а) – исходный материал; b) – однократная обработка; c) – двукратная обработка; d) – четырехкратная обработка

Скачать (648KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дислокационная структура меди после ударного упрочнения по данным [15]: а) – вблизи границы зерна; b) – вдали от границы зерна

Скачать (409KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение экспериментальных значений по распределению плотности дислокаций по глубине образца после однократного ударного лазерного воздействия из [21] с оценочным подходом, использующим расчетные зависимости по изменению амплитуды ударной волны в образце [24] (красные маркеры – результаты эксперимента, синие – расчетные оценки)

Скачать (121KB)
Метаданные

© Лиханский В.В., Улыбышев К.Е., Елкин Н.Н., Хорохорин М.В., 2025