Влияние локальной лазерной обработки и исходной структуры тонких пленок аморфно- нанокристаллического металлического сплава на особенности развития разрушения

Ушаков И.В., Сафронов М.С.*

Московский государственный горный университет, г. Москва, РФ,

[e-mail]

*Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, РФ

[e-mail]

Использование аморфно-нанокристаллических металлических сплавов нахо- дит все более широкое применение в современной технике. Путем быстрой закалки удается получать аморфные металлические сплавы с уникальными свойствами. Достаточно часто для получения заданных характеристик аморфный металличе- ский сплав необходимо подвергнуть дополнительной обработке, например контро- лируемому отжигу. В результате контролируемого отжига в материале формирует- ся аморфно-нанокристаллическая структура, что сопровождается резким падением пластичности. В настоящее время показана возможность эффективного использо- вания лазерного излучения для формирования механических свойств аморфного металлического сплава, в частности, для повышения пластичности. Целью данной работы является исследование влияния локальной лазерной обработки и исходной структуры тонких пленок аморфно-нанокристаллического металлического сплава на особенности развития трещин.

Исследования проводили на аморфном металлическом сплаве Co71,66B4,73Fe3,38Cr3,14Si17,09. Образцы переводили в нанокристаллическое состояние контролируемым отжигом в температурном интервале 530 - 1030 °С, после чего локальные области обрабатывали серией лазерных импульсов. Лазерную обработ- ку образцов осуществляли с использованием оптического квантового генератора ELS-01, l = 1064 нм, E имп = 50–100 мДж, t» 15–20 нс. Выбранные области образ- цов подвергали облучению серией импульсов с частотой 1–50 Гц. Структурное со- стояние материала исследовали на дифрактометре ДРОН-2. Трещины инициирова- ли локальным нагружением на микротвердомере ПМТ-3.

В случае непрерывного облучения одной области более 10 с (200 импульсов и более) вокруг области нагружения формируются линии сбора, что свидетельствует о высокой пластичности материала. Облучение единичными импульсами или ко- роткой серией импульсов (до 10) напротив, подавляет формирование линий сброса. Различный эффект обусловлен разным механизмом воздействия единичных им- пульсов и серии лазерных импульсов. В случае единичных импульсов изменение механических характеристик обусловлено удалением поверхностного дефектного слоя, воздействием ударной волны, высокими скоростями нагрева и охлаждения. В случае воздействия серии лазерных импульсов область облучения успевает про- греться, при этом реализуется режим обработки во многом схожий с печным отжи- гом.

В результате локального нагружения образцов отожженных в температурном интервале 530–700 °С образование трещин наблюдается преимущественно на краю

зоны обработанной лазерным импульсом и внутри зоны. Установлено, что для всех режимов лазерной обработки и исходных структур материала граница области об- лучения является барьером для растущей трещины.

Дата добавления: 2017-01-14