Cyclic Character of the Microhardness Aluminium Alloy D16 under Ultrasonic Impact Treatment

The article studies possibilities of more effective surface hardening as compared with conventional thermo-mechanical processing. Specifically, we provide the insight into surface hardening of light structural alloys by ultrasonic impact treatment (UIT) in air under quasi-hydrostatic pressure of the sample. By example of the commercial aluminum alloy D16 we demonstrate the unique opportunity to harden the surface (up to ~600 %) using the synergistic effect of low-temperature processes of mechanical nanostructuring as well as mechanical and chemical interaction of aluminum with oxygen under the influence of UIT. We propose the qualitative model for formation of oxide coating several tens of micrometers thick. By employing a set of physical methods we establish basic laws of the phase formation and chemical composition, structure and mechanical properties of the D16 alloy surface layers depending on the amplitude and duration of UIT. We show that the development of dynamic recovery and dynamic recrystallization processes causes the cyclic nature of microhardness changes. Under optimal conditions of UIT the wear resistance of surface layers increased by 2,5 times, and the compression residual stresses level is 650 MPa.

Publication year: 
2013
Issue: 
1
УДК: 
621.762:669.715.29
С. 57–62. Іл. 4. Бібліогр.: 14 назв.
References: 

1. Мазилкин А.А., Страумал Б.Б., Протасова С.Г. и др. Структурные изменения в алюминиевых сплавах при интенсивной пластической деформации // ФТТ. – 2007. – № 49. – С. 824–829.
2. S.K. Panigrahi and R. Jayaganthan, “Influence of Solutes and Second Phase Particles on Work Hardening Behavior of Al 6063 Alloy Prossed by Ccryorolling”, Materials Sci. and Eng.: A, vol. 528, no. 7–8, pp. 3147–3160, 2011.
3. Шибков А.А., Мазилкин А.А., Протасова С.Г. Влияние выделений вторичной фазы на скачкообразную деформацию алюминиево-магниевого сплава АМг6 // Деформ. и разруш. матер. – 2008. – № 6. – С. 12–17.
4. Чаусов Н., Засимчук Е., Гуцайлюк В. и др. Методы исследования свойств диссипативных структур, образующихся при импульсном вводе энергии в материал // Вісн. ТНТУ. – 2011. – № 2. – С. 92–97.
5. Засимчук Е.Э., Засимчук В.И., Гонтарева Р.Г. и др. Гармонический анализ субструктурных параметров деформированных металлов // Доп. НАН України. – 2007. – № 10. – С. 91–95.
6. C. Genevois et al., “On the Coupling between Precipitation and Plastic Deformation in Relation with Friction Stir Welding of AA2024 T3 Aluminium Alloy”, Materials Sci. and Eng.: A, vol. 441, no. 1-2, pp. 39–48, 2006.
7. Васильєв М.А., Прокопенко Г.И., Филатова В.С. Нано- кристаллизация металлических поверхностей методами интенсивной пластической деформации (обзор) // Усп. физ. метал. – 2005. – № 2. – С. 345–399.
8. Прокопенко Г.И., Березина А.Л., Волошко С.М. и др. Упрочнение поверхности сплава Д16 при ультразвуковой ударной обработке // Металлофиз. и нов. технол. – 2010. – 32, № 3. – С. 397–403.
9. Сидоренко С.І.,. Волошко С.М, Котенко І.Є. та ін. Деформаційне формування наноструктурованих композитів на поверхні алюмінієвого сплаву Д16 // Там же. – 2012. – 34, № 8. – С. 1101–1115.
10. Мордюк Б.М. Закономірності структуроутворення та кіне- тика деформаційних процесів у металевих матеріалах при комбінованих впливах із застосуванням ультразвуку: Ав- тореф. дис. докт. фіз.-мат. наук. – К., 2012. – 38 с.
11. Прокопенко Г.І., Волошко С.М., Котенко І.Є. та ін. Зміна мікротвердості алюмінієвого сплаву Д16 після ультразвукової ударної обробки // Наук. вісті НТУУ “КПІ”. – 2009. – № 3. – С. 42–46.
12. X.L. Peng et al., “Design of Scanning Micro-Arc Oxidation Forming Ceramic Coatings on 2024 Aluminium Alloy”, Advanced Materials Research, vol. 189-193, pp. 1296–1300, 2011.
13. Глезер А.М., Метлов Л.С. Физика мегапластической (интенсивной) деформации твердых тел // Физ. тверд. тела. – 2010. – 52, № 6. – С. 1090–1097.
14. Е.Г. Пашинская и др., “Интенсифицированное движение дефектов при больших пластических деформациях”, Metal Physics and Mech., no. 15, pp. 26–33, 2012.

AttachmentSize
2013-1-9.pdf293.99 KB

Тематичні розділи журналу

,