Role of Grain Boundary Strengthening for Increasing the Microhardness of Aluminum Alloys Irradiated by High-Current Pulsed Electron Beam

Abstract

У роботі на прикладі ряду сплавів на основі алюмінію (Д16АТ, 1933 і АА6111) показано, що опромінення сильнострумовим імпульсним пучком електронів з питомою енергією 0.35 MeВ, силою струму 2.0 кA, тривалістю імпульсу 5 мс та діаметром пучку 3 см призводить до формування поверхневого шару з модифікованим структурно-фазовим станом. Однією з головних особливостей такого стану є утворення субмікрокристалічної структури з розміром зерна меншим за 1 мкм. Мікротвердість модифікованого шару для всіх сплавів збільшується більш ніж на 30 %. На підставі цих досліджень було розраховано вклади зернограничного зміцнення у збільшення мікротвердості переплавленого поверхневого шару досліджуваних сплавів. Показано, що саме зернограничне зміцнення є ключовим фактором, відповідальним за більш високу мікротвердість поверхневих опромінених шарів сплавів.

The study features the fact shown on the example of a number of aluminum-based alloys (D16AT, 1933 and AA6111) that irradiation with high-current pulsed electron beam (HCPEB) with particle energy of 0.35 MeV, a beam current of 2.0 kA, a pulse duration of 5 s and a beam diameter of 3 cm leads to the formation of a surface layer with a modified structural-phase state. The formation of submicrocrystalline structure with a grain size of less than 1 µm is one of the main features of this state. The microhardness of the modified layer for all alloys increases by more than 30%. Based on these studies, the contributions of grain-boundary strengthening to the increase in microhardness of the HCPEB-remelted surface layer of the studied alloys were calculated. It is shown that grain-boundary strengthening is the key factor responsible for the higher microhardness of the surface layers of the studied alloys treated with HCPEB