Микроструктурные изменения в магниевом сплаве Mg–Zn–REE после облучения лазерными импульсами наносекундной длительности

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты исследований структуры и состава поверхности и приповерхностных слоев сплава системы Mg–Y–Zn–Nd–Yb–Zr с длиннопериодной фазой после облучения наносекундными лазерными импульсами методами электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеновского микроанализа. Показано, что в двухфазном сплаве в области матрицы α-Mg на поверхности образуется слой нанокристаллического МgO толщиной от 5 нм до сотен нанометров. Под ним формируется перекристаллизованный слой столбчатых кристаллитов толщиной ~1 мкм и латеральным размером 0.2–1 мкм с включениями кубического MgO. В области интерметаллида (фазы Mg12YZn–REE типа 18R) формируется трехслойная аморфно-кристаллическая структура, которая на поверхности представляет собой аморфный слой толщиной 15–20 нм, под ним – кристаллический слой столбчатых кристаллитов толщиной 0.1–0.3 мкм и латеральными размерами 0.1–0.5 мкм, затем аморфный слой интерметаллида толщиной ~1 мкм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Л. Васильев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Тольяттинский государственный университет; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва; Тольятти; Долгопрудный

М. М. Криштал

Тольяттинский государственный университет

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Тольятти

Ю. В. Григорьев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва

А. В. Полунин

Тольяттинский государственный университет

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Тольятти

А. О. Родин

Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Москва

Ю. Р. Колобов

Тольяттинский государственный университет; Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Россия, Тольятти; Черноголовка

Список литературы

  1. Фролов К.В. Машиностроение: энциклопедия. Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. М.: Машиностроение, 2001. 879 c.
  2. Альтман М.Б., Антипова А.П., Блохина А.П. и др. Металловедение магния и его сплавов. Области применения. М.: Металлургия, 1978. Т. 2. 237 c.
  3. Петров А.А., Сперанский К.А. // Тр. ВИАМ. 2021. № 10 (104). С. 12. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-10-12-27
  4. Мостяев И.В. // Тр. ВИАМ. 2015. № 7. С. 8. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2015-0-7-3-3
  5. Фролов А.В., Мухина И.Ю., Леонов А. А. и др. // Тр. ВИАМ. 2016. № 3 (39). С. 23. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-3-3-3
  6. Поповски Ю., Папиров И.И., Шокуров В.С. и др. Патент RU2418878C2. Магниевый сплав с улучшенным сочетанием механических и коррозионных характеристик. 2010.
  7. Лукьянова Е.А. Дис. “Исследование магниевых сплавов с редкоземельными металлами для создания новых легких конструкционных материалов”… канд. тех. наук. М.: ИМЕТ РАН, 2014.
  8. Arun K.S., Rajesh R.J., Jithu K.G. et al. // J. Mater. Eng. Perform. 2022. V. 32. P. 2840. https://doi.org/10.1007/s11665-022-07213-5
  9. Jiang P., Blawert C., Zheludkevich M.L. // Corros. Mater. Degrad. 2020. V. 1. P. 92. https://doi.org/10.3390/cmd1010007
  10. Yamasaki M., Hayashi N., Izumi S., Kawamura Y. // Corrosion Sci. 2009. V. 49. P. 255. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.05.017
  11. Wan D., Sun Y., Xue Y. et al. // China Foundry. 2024. V. 21. № 11. P. 634. https://doi.org/10.1007/s41230-024-3174-y
  12. Abdel Gawad M., Usman C.A., Shunmugasamy V.C. et al. // J. Magnes. Alloy. 2022. V. 10. № 6. P. 1542. https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.11.025
  13. Li C.Q., Xu D.K., Zeng Z.R. et al. // Mater. Des. 2017. V. 121. P. 430. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.02.078
  14. Pałgan D., Dobkowska A., Zielińska A. et al. // Crystals. 2022. V. 12. P. 1723. https://doi.org/10.3390/cryst12121723
  15. Wang Y., Zhang Y., Wang P. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2020. V. 9. № 3. P. 7087. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.05.048
  16. Zhang S., Jiang J., Zou X. et al. // Front. Chem. 2022. V. 10. P. 1. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.999630
  17. Wu S., Huang J., Fang J. et al. // Surf. Coat. Technol. 2023. V. 470. Р. 129870. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129870
  18. Li L., Yan D., Zou T. et al. // J. Alloys Compd. 2024. V. 1004. P. 175728. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175728
  19. Божко С.А., Манохин С.С., Колобова Е.Г., Колобов Ю.Р. Патент RU 2691154 C1. Способ формирования коррозионно-устойчивого слоя на поверхности магниевых деформируемых сплавов. 11.06.2019.
  20. Cheretaeva A.O., Glukhov P.A., Shafeev M.R. et al. // Chimica Techno Acta. 2023. V. 10. № 2. 202310212. https://doi.org/10.15826/chimtech.2023.10.2.12
  21. Schimmel H.G., Huot J., Chapon L.C. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. № 41. P. 14348. https://doi.org/10.1021/ja051508a
  22. Tsirel'son V.G., Avilov A.S., Abramov et al. // Acta Cryst. B. 1998. V. 54. P. 8. https://doi.org/10.1107/S0108768197008963
  23. Itoi T., Seimiya T., Kawamura Y., Hirohashi M. // Scripta Mater. 2004. V. 51. № 2. Р. 107. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2004.04.003
  24. Петров А.А., Сперанский К.А. // Тр. ВИАМ. 2021. № 11 (105). С. 12. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-11-12-24
  25. Li X.Y., Guo Y.F., Mao Y. et al. // Int. J. Plast. 2022. V. 158. P. 103437. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103437
  26. Zhao S., Xu Y., Lin X. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 18. P. 461. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.02.066
  27. Malik A., Yangwei W., Huanwu C. et al. // Vacuum. 2019. V. 168. P. 108810. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.108810
  28. Malik A., Yangwei W., Huanwu C. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2019. V. 8. P. 3475. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.06.018
  29. Busk R.S. // JOM. 1950. V. 2. P. 1460. https://doi.org/10.1007/BF03399173

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. РЭМ-изображение поверхности образца (а), полученное в режиме регистрации обратно рассеянных электронов и карты распределения элементов Mg (б), Y (в), Zn (г), Zr (д), Nd (е), Yb (ж).

Скачать (207KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РЭМ-изображение кратера, полученное в режиме регистрации вторичных электронов; прямоугольником выделена область, из которой была подготовлена ламель для исследований методами ПЭМ/ПРЭМ/ЭРМ.

Скачать (257KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Светлопольные ПЭМ- (а) и ПРЭМ-изображения (б) приповерхностных областей А, В и С образца, проявляющих различный контраст, и их электронограммы (в–д). Pt(e-beam) и Pt(i-beam) – сформированные электронным и ионным пучками технологические слои Pt. Стрелками обозначена предполагаемая граница перекристаллизованного в результате воздействия лазерного пучка слоя с матрицей Mg. Стрелки t указывают на двойник, а sf – на дефекты упаковки.

Скачать (560KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Светлопольное ПЭМ-изображение области В.

Скачать (337KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ВРПЭМ-изображение наклонной двойниковой границы (стрелками t обозначены выходы границы на поверхности ламели) и дефекта упаковки (sf). На вкладках показаны двумерные спектры Фурье от двух компонентов двойника.

Скачать (220KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Приповерхностный слой области А: а – светлопольное ПЭМ-изображение области с пористой структурой стенки кратера; б – элементная ЭРМ-карта распределения Pt (голубой цвет), О (красный), Mg (зеленый); в, г – ВРПЭМ-изображения пористого участка, на вставке – двумерный спектр Фурье с двумя кольцами, соответствующими отражениям 111 и 002 MgO.

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Светлопольное ПЭМ-изображение поверхности и приповерхностного слоя интерметаллида Mg–Zn–REE (В и С – кристаллическая и аморфная области) (а) и ВРПЭМ-изображение выделенной прямоугольником области (б), на вставке – двумерные спектры Фурье от верхней части изображения и от нижней, соответствующей α-Mg c осью зоны [54 10]. Темнопольные ПРЭМ-изображения приповерхностной области (в, г) и ЭРМ-карты распределения элементов в приповерхностном слое (в). Результаты ЭРМ-сканирования (д) вдоль линии (г) и соответствующая область сканирования (е)

Скачать (748KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025