Воздействие высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты на дислокации в условиях повышения коррозионной стойкости

Взаимосвязь между дефектами микроструктуры и коррозионной стойкостью металлических сплавов уже давно является предметом изучения материаловедения и физики конденсированного состояния. В данном исследовании изучается влияние нагрева высокой энергией с помощью токов высокой частоты на динамику дислокаций в металлических материалах в условиях повышенной коррозионной стойкости. Обработка токами высокой частоты вызывает быстрый локализованный нагрев, создавая температурные градиенты и механические напряжения, которые изменяют дислокационную структуру. В ходе экспериментов исследовались два промышленных сплава: алюминиевый сплав, который подвержен точечной коррозии, и аустенитная нержавеющая сталь, склонная к межкристаллитной коррозии. Микроструктурные и коррозионные исследования проводились при помощи следующих методов: просвечивающая электронная микроскопия, рентгеновская дифракция и дифракция обратного рассеяния электронов. Результаты показывают, что высокоэнергетический нагрев значительно снижает плотность дислокаций и способствует их кластеризации, что снижает концентрацию напряжений и повышает однородность микроструктуры. Одновременно образование стабильного оксидного слоя, ускоряемое термической активацией, улучшает пассивацию и электрохимическую стабильность в агрессивных средах. Синергетический эффект модификации дислокаций и окисления поверхности приводит к заметному повышению коррозионной стойкости, особенно в материалах, подверженных точечной и межкристаллитной коррозии. Также воздействия токами высокой частоты могут применяться при изучении физических основ электропластического эффекта и при залечивании микротрещин в металлах и сплавах. Исследования подчеркивают потенциал обработки током высокой частоты как метода двойного назначения для оптимизации как механической целостности, так и коррозионных характеристик конструкционных сплавов, предлагая перспективные области применения в аэрокосмической, морской и энергетической отраслях, где долговечность в суровых условиях имеет решающее значение

1. Abdrakhmanova ED, Khafizova ED, Polenok MV, et al. Effect of the test regimes on the corrosion resistance of the Zn-1Fe-1Mg alloy. Materials. Technologies. Design. 2024;6(1):80-90. DOI: 10.54708/26587572_2024_611680

2. Ivancivsky VV, Skeeba VY, Bataev IA, et al. The features of steel surface hardening with high energy heating by high frequency currents and shower cooling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; 2016;156:012025. DOI: 10.1088/1757-899X/156/1/012025

3. Сиделев Д.В., Воронина Е.Д., Кожина О.И. и др. Азотирование стали 40Х13 в индуктивно-связанной плазме: влияние потенциала смещения образца. Прикладная физика. 2022;(2):16-23. DOI: 10.51368/1996-0948-2022-2-16-23

4. Skeeba VYu, Ivancivsky VV, Martyushev NV, et al. Numerical Simulation of Temperature Field in Steel under Action of Electron Beam Heating Source. Key Engineering Materials. 2016;712:105-111. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.712.105

5. Гудремов В.Н. Термическая обработка металлов. Москва: Металлургия; 2005:432.

6. Santos Maldonado CT, Zafra A, Martínez Pañeda E, et al. Influence of dislocation cells on hydrogen embrittlement in wrought and additively manufactured Inconel 718. Communications Materials. 2024;5:223. DOI: 10.1038/s43246-024-00654-6

7. Малинов Л.С., Малинов В.Л., Малышева И.Е., Бурова Д.В. Универсальность принципа получения в структуре сталей и чугунов метастабильного аустенита для повышения их абразивной износостойкости. Трение и износ. 2022;43(3):282-291. DOI: 10.32864/0202-4977-2022-43-3-282-291

8. Иванцивский В.В., Батаев В.А. Расчет параметров термических циклов, реализуемых в материалах при действии объемных источников нагрева. В кн.: Актуальные проблемы электронного приборостроения: труды V междунар. конф. Новосибирск: Изд-во НГТУ; 2001;3:145-150.

9. Татаринов В.П., Татаринов П.С., Бебихов Ю.В. и др. Разработка способа измерения импульсных токов большой величины. Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2024;21(1):81-88. DOI: 10.25587/2222-5404-2024-21-1-81-88

10. Моркина А.Ю., Таров Д.В., Наумова Д.М. и др. Влияние повторяющихся импульсов тока высокой плотности на пластическую деформацию медных проводов. Известия Уфимского научного центра РАН. 2024;(3):15-23. DOI: 10.31040/2222-8349-2024-0-3-15-23

11. Morkina AY, Tarov DV, Khalikova GR, et al. Comparison of the effect of electroplasticity in copper and aluminum. Facta Universitatis. Series: Mechanical Engineering. 2024;22(4):615-632. DOI: 10.22190/FUME240920049M

12. Брызгалов В.А., Моркина А.Ю., Абдуллина Д.У. и др. Обзор исследований по залечиванию макротрещин в металлах под действием импульсного тока высокой плотности. Materials. Technologies. Design. 2024;6(2):38-58. DOI: 10.54708/26587572_2024_621738

13. Dmitriev SV, Morkina AY, Tarov DV, et al. Effect of repetitive high-density current pulses on plastic deformation of copper wires under stepwise loading. Spectrum of Mechanical Engineering and Operational Research. 2024;1(1):27-43. DOI: 10.31181/smeor1120243

14. Revie RW, Uhlig HH. Corrosion and Corrosion Control. Hoboken: Wiley; 2008:512.

15. Dai N, Zhang J, Chen Y, et al. Heat Treatment Degrading the Corrosion Resistance of Selective Laser Melted Ti-6Al-4V Alloy. Journal of The Electrochemical Society. 2017;164(7):C428. DOI: 10.1149/2.1481707jes

16. Дворников В.Н., Русин П.И. Импульсная закалка с высокоэнергетического нагрева ТВЧ. В кн.: Новые металлы и технология термической обработки металлов: сборник тезисов докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Киев: МДНТП; 1985:38-40.

17. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. МоскваЛенинград: Энергия; 1965:552.

18. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. Ленинград: Энергия; 1974:264.

19. Иванцивский В.В., Батаев В.А. Связь параметров термических циклов, реализуемых в поверхностных слоях деталей машин, с глубиной упрочнения при воздействии объемных концентрированных источников нагрева. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2004;(10):30-34.