Яковлев А.В., Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Кузнецов П.М., Федотов Д.Ю

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕКОЛ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина, Тамбов,

Россия,

[e-mail]

Целью работы было исследование изменения свойств металлических стекол (МС) при локальном лазерном воздействии. Исследования проводили на образцах объемных МС систем Zr–Ti–Сu–Ni–Al (52,5% Zr) и Pd–Сu–Ni–Р (40% Pd), а также на образцах ленточных МС на основе кобальта с различным его содержанием. Для воздействия лазерного излучения на поверхность МС использовали лазерную ус- тановку «ЛТА-4-1» (λ = 1064 нм), позволяющую получать импульсы различной формы и длительности. В ходе эксперимента использовался импульс длительно- стью τ = 3 мс, форма импульса – колокол. Облучение производилось с различными значениями энергии импульса. Часть образцов предварительно была подвержена термической обработке в печи с выдержкой 10 мин при температуре ~ 673 K. Раз- рушение образцов ленточных МС осуществляли на разрывной машине Instron 5565 со скоростью движения захватов v = 0,1 мм/мин.

Установлено, что лазерное воздействие с энергией импульса не приводящей к проплаву не влияет на прочностные характеристики материала. Отмечено, что проплав, наблюдаемый на образцах, находящихся в исходном состоянии образует- ся при меньших энергиях лазерного импульса в сравнении с отожженными образ- цами.

В результате воздействия импульсного лазерного излучения на поверхности сплава на основе Zr зона воздействия представляет собой "розетку", состоящую из радиально растущих кристаллов, принадлежащих к ГПУ сингонии, характерной для кристаллического циркония. В сплаве на основе Pd зона воздействия представ- ляет собой вид «лунного кратера». Для исследования механических свойств в зоне воздействия лазерного излучения, образующейся на поверхности объемных МС в сравнении со свойствами поверхности, находящейся в исходном состоянии был использован метод наноиндентирования. По результатам экспериментов по нано- индентированию были рассчитаны нанотвердость и модуль Юнга внутри кратера и в исходном состоянии. В сплаве на основе Zr значительное уменьшение нанотвер- дости и модуля Юнга связано со структурным превращением металлическое стек- ло ® ГПУ кристалл. Рост ГПУ кристаллов Zr идет преимущественно вдоль оси c, в нашем случае она ориентирована параллельно плоскости наблюдения. В связи с этим деформация кристаллов осуществляется по плоскости базиса (0001) – плоско- сти легкого скольжения. Этим обусловлены низкие значения нанотвердости и мо- дуля Юнга. В сплаве на основе палладия незначительное изменение нанотвердости и модуля Юнга связано с процессами снятия закалочных напряжений, идущими на поверхности. Структурное состояние при этом не изменяется, что обусловлено процессами вторичного стеклования.

Таким образом, установлено, что в зоне воздействия лазерного излучения происходит изменение механических характеристик МС по сравнению с исходным материалом.

Дата добавления: 2017-01-14