Применение синхротронного излучения для создания научных основ получения новых гетерогенных материалов с уникальными физико-механическими свойствами с помощью лазерного воздействия

Объектом исследования являются процессы, протекающие при взаимодействии лазерного излучения с веществом. Цель работы 2023 г. - разработка научных основ управления механическими свойствами гетерогенного материала при воздействии высококонцентрированного лазерного излучения, на основе управления фазовым составом материала и его комплексной диагностики с помощью синхротронного излучения. Методы или методология основана на научном направлении, предложенном в ИТПМ СО РАН – лазерная микро-металлургия, включающем оптимизацию воздействия лазерного излучения, управление структурно фазовым состоянием за счет пост обработки для получения гетерогенных материалов с высокими механическими свойствами. Краткое изложение важнейших результатов по этапу 2023 г. и их новизна: впервые для изучения эволюции структурно-фазового состава гетерогенных материалов (полученных с помощью лазерного воздействия и in-situ синтеза) было применено синхротронное излучение на установке класса «мегасайенс» ИЯФ СО РАН. На основе междисциплинарного подхода проведены сравнительные исследования влияния типа лазерного излучения (непрерывное и импульсно-периодическое излучение, длина волны 1,07 и 10,6 мкм) на эволюцию структурно-фазового состояния гетерогенных металлокерамических материалов, создаваемых методом аддитивного лазерного выращивания. Установлено, что дополнительный нагрев подложки в процессе наплавки (500 °С) позволяет существенно уменьшить количество дефектов (поры, трещины) в материале с высокой концентрацией керамики. Установлены безразмерные обобщающие закономерности определяющие условия получения наплавочного валика. Впервые показано, что геометрия трека вне зависимости от концентрации керамики и технологии выращивания определяются двумя безразмерными параметрами – нормированной энтальпией и числом Пекле. При исследовании процесса лазерной сварки разнородных алюминиево-литиевых сплавов до и после термообработки изучена эволюция фазового состава шва с использованием синхротронного излучения, в результате получены высокопрочно сварные швы. С помощью атомной эмиссионной спектроскопии исследован газо-плазменный факел, возникающей при сварке различных сплавов. Показано, что тип используемого защитного газа влияет на спектральные характеристики. Все полученные важнейшие результаты получены впервые и не имеют мировых аналогов.