Структурно-фазовое состояние металлических сплавов с поверхностной и объемной модификацией механо-импульсной ударной обработкой, в том числе в ультразвуковом диапазоне

Объектом исследования выступают перлитная сталь и никелевый жаропрочный сплав ЖС6У в литом и аддитивно-полученном состоянии, подвергнутые механоимпульсной ударной обработке в низкочастотном (НЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах, в том числе и с термическим воздействием. Цель работы – изучить эволюцию структурно-фазового состояния, микродеформаций, микронапряжений, микротвёрдости и трибологических свойств материалов под действием различных режимов обработки. Установлены технологические закономерности формирования поверхностных слоёв в перлитной стали после НЧ+Т и ВЧ+Т обработки. При ВЧ обработке образуется поверхностный слой TiO2 вследствие окисления титанового инструмента при высокой температуре и диссипации ультразвуковой энергии. Для сплава ЖС6У показано увеличение микротвёрдости в 1,5–1,8 раза, особенно в аддитивном материале после ВЧ+Т обработки. НЧ обработка способствует росту объёмной доли γ’-фазы, тогда как ВЧ – формированию многофазного поверхностного слоя с TiO2, что повышает износостойкость. Методами СЭМ, ПЭМ, EBSD и РСА выявлены механизмы пластической деформации, активация систем скольжения и формирование дислокационных субструктур, коррелирующих с изменением механических свойств. Анализ трибологического поведения показал снижение коэффициента трения при НЧ обработке и его неоднозначное изменение при ВЧ, зависящее от стабильности оксидного слоя. Аддитивный сплав оказался более чувствительным к обработке по всем параметрам. Результаты свидетельствуют о возможности целенаправленного управления структурой и свойствами сталей и никелевых сплавов с помощью ударной обработки. Полученные данные могут быть использованы для повышения эксплуатационных характеристик деталей в авиакосмической, судостроительной и энергетической отраслях за счёт формирования упрочнённых поверхностных слоёв с заданными свойствами.