Управление током электронного пучка в течение импульса для легирования поверхности нержавеющей стали титаном и алюминием

Аннотация

Путем облучения системы «пленка (Ti) / пленка (Al) / (12Х18Н10Т/ AISI 304) подложка» модулированным в течение импульса (до 1 мс) электронным пучком низкой (до 25 кэВ) энергии снижена скорость износа поверхности в ≈ 1300 раз при постоянном высоком (0,6–0,73) коэффициенте сухого трения и слабом изменении микротвердости поверхности. Нанесение пленок Ti и Al толщиной 5 мкм проведено методом электродугового плазменно-ассистированного распыления. Облучение образцов выполнено источником электронов с плазменным катодом. Режимы облучения выбраны по результатам численного моделирования пучка в Comsol Multiphysics для обеспечения наиболее быстрого нагрева образца до требуемых температур и удержания этой температуры в течение заданного времени. Электронно-пучкового легирования стали 12Х18Н10Т титаном и алюминием ранее не исследовалось. Методами рентгено-структурного анализа, сканирующей и просвечивающей дифракционной электронной микроскопии осуществлены исследования элементного и фазового состава, состояния дефектной субструктуры образцов, облученных электронным пучком в выявленном оптимальном режиме. Выявлены закономерности эволюции дефектной субструктуры, фазового и элементного состава, микротвердости, износостойкости и коэффициента трения системы «пленка (Ti) / пленка (Al) / (12Х18Н10Т) подложка», подвергнутой электронно-пучковой обработке. Указаны возможные области применения данного вида обработки стальных деталей для сельского хозяйства и машиностроения.