Литературный перевод. Fatigue strength of metals and alloys
modified by ion beams. Elseiver. Surface and Coatings Technology
158–159 (2002) 33–41
Объектами настоящего исследования является, критический анализ результатов тестов металлических материалов на усталостную прочность как эффекта после их облучения ионными пучками. Образцы имитировали собой лопатки газотурбинного двигателя, выполненные из титановых и никелевых сплавов, полученных при промышленном производстве, обладающих почти такими же свойствами как и жаропрочные стали (также использовались и сами лопатки). Предимпульсная ионная имплантация и облучение мишеней мощным импульсным ионным пучком реализовывались с использованием ускорителей Радуга-2, ТЕМП-М и МУК. Условия облучения варьировались в следующих пределах: La, B, Sm и Hf ионы для имплантации — E=30–80 кэВ (энергия ионов), j= 1–5 мА/см2 (плотность ионного тока), f = 30 Hz (частота импульсов), D= 10(16)-5X10(17) ионов/см2 (доза облучения); облучение мощным импульсным ионным пучком—ионы углерода (60-70%) и протоны, E=120–300 кэВ, j=30–200 A/см2 , τ=50–100 ns (длительность импульса), n=3–20 импульсов (количество импульсов). После облучения некоторые мишени подвергались вакуумному отжигу в течении 2 часов при их температурах эксплуатации. Тест на усталость исходных и облученных образцов и лопаток выполнялся на воздухе при температурах эксплуатации (450-650 °C) на магнито-разрядном вибростенде с частотой нагрузки до 5000 Гц и низкочастотном вибростенде (50-80) Гц. Поверхность образцов до и после тестов изучалась электронной Оже-спектроскопией, сканирующей электронной микроскопией и рентгеноструктурным анализом. Разрушенная поверхность изучалась с применением оптической и электронной фрактографии. Результаты тестов показали повышение предела выносливости образцов и лопаток, после облучения и последующего вакуумного отжига, на 30-180% в зависимости от типа сплава. Использование электронной фрактографии позволило установить, что увеличение усталостной прочности связано с изменением механизма образования трещины и замедлении скорости ее роста. Экстремально высокая величина выносливости наблюдалась для образцов и лопаток с острыми краями, изготовленных из титанового сплава ВТ8М, после облучения мощным импульсным ионным пучком (количество импульсов: 15-20, невысокая плотность тока: j=60±10 A/см2) и вакуумного отжига при температуре 500 °C в течении 2 часов.
Объектами настоящего исследования является, критический анализ результатов тестов металлических материалов на усталостную прочность как эффекта после их облучения ионными пучками. Образцы имитировали собой лопатки газотурбинного двигателя, выполненные из титановых и никелевых сплавов, полученных при промышленном производстве, обладающих почти такими же свойствами как и жаропрочные стали (также использовались и сами лопатки). Предимпульсная ионная имплантация и облучение мишеней мощным импульсным ионным пучком реализовывались с использованием ускорителей Радуга-2, ТЕМП-М и МУК. Условия облучения варьировались в следующих пределах: La, B, Sm и Hf ионы для имплантации — E=30–80 кэВ (энергия ионов), j= 1–5 мА/см2 (плотность ионного тока), f = 30 Hz (частота импульсов), D= 10(16)-5X10(17) ионов/см2 (доза облучения); облучение мощным импульсным ионным пучком—ионы углерода (60-70%) и протоны, E=120–300 кэВ, j=30–200 A/см2 , τ=50–100 ns (длительность импульса), n=3–20 импульсов (количество импульсов). После облучения некоторые мишени подвергались вакуумному отжигу в течении 2 часов при их температурах эксплуатации. Тест на усталость исходных и облученных образцов и лопаток выполнялся на воздухе при температурах эксплуатации (450-650 °C) на магнито-разрядном вибростенде с частотой нагрузки до 5000 Гц и низкочастотном вибростенде (50-80) Гц. Поверхность образцов до и после тестов изучалась электронной Оже-спектроскопией, сканирующей электронной микроскопией и рентгеноструктурным анализом. Разрушенная поверхность изучалась с применением оптической и электронной фрактографии. Результаты тестов показали повышение предела выносливости образцов и лопаток, после облучения и последующего вакуумного отжига, на 30-180% в зависимости от типа сплава. Использование электронной фрактографии позволило установить, что увеличение усталостной прочности связано с изменением механизма образования трещины и замедлении скорости ее роста. Экстремально высокая величина выносливости наблюдалась для образцов и лопаток с острыми краями, изготовленных из титанового сплава ВТ8М, после облучения мощным импульсным ионным пучком (количество импульсов: 15-20, невысокая плотность тока: j=60±10 A/см2) и вакуумного отжига при температуре 500 °C в течении 2 часов.