Superplastic deformation of the AK4-1 alloy with a surface layer melted by electron pulse beam

Specimens of the aluminum alloy AK4-1, previously irradiated by a pulsed electron beam, are deformed under the conditions of superplasticity. The features of structural changes in the course of superplastic deformation of preirradiated specimens are studied. It is shown that the deformation processes occurring in the main part of the specimen and in the layer, melted by a pulsed electron beam, have fundamental differences.Зразки алюмінієвого сплаву АК4-1, попередньо опромінені імпульсним пучком електронів, були продеформовані в умовах надпластичності. Вивчено особливості структурних змін у ході надпластичної деформації попередньо опромінених зразків. Показано, що деформаційні процеси, що відбуваються в основній частині зразка і в переплавленому імпульсним пучком електронів шарі, мають принципові відмінності.Образцы алюминиевого сплава АК4-1, предварительно облученные импульсным пучком электронов, были продеформированы в условиях сверхпластичности. Изучены особенности структурных изменений в ходе сверхпластической деформации предварительно облученных образцов. Показано, что деформационные процессы, происходящие в основной части образца и в переплавленном импульсным пучком электронов слое, имеют принципиальные различия

Superplastic behavior of 1933 aluminum alloy with bimodal structure at elevated temperatures

The features of the structural state, phase composition, and deformation relief of the working part of the alloy 1933 specimens are studied. It is determined that the grain-boundary sliding intensively occurs both along the boundaries of ultra-fine grains and along the boundaries of large polygonized grains parallel to the strain direction of the specimen.Вивчено особливості структурного стану, фазового складу і деформаційного рельєфу робочої частини зразків сплаву 1933. Встановлено, що зернограничне проковзування інтенсивно відбувається як по межах ультратонких зерен, так і по межах великих полігонізованих зерен, паралельних напрямку розтягування зразка.Изучены особенности структурного состояния, фазового состава и деформационного рельефа рабочей части образцов сплава 1933. Установлено, что зернограничное проскальзывание интенсивно происходит как по границам ультратонких зерен, так и по границам крупных полигонизированных зерен, параллельных направлению растяжения образца

Morphological characteristics of craters on the surface of AA1933 aluminum alloy irradiated by pulsed electron beam

Irradiation of an industrial aluminum alloy AA1933 with an intense pulsed electron beam with particle energy of 0.35 MeV, a beam current of 2.0 kA, a pulse duration of 5 μs, and a beam diameter of 3 cm results in the formation of a surface layer with a modified structural-phase state. A characteristic feature of the irradiated surface is the presence of cracks and craters on it. This study features the types and morphology of craters on the surface of aluminum alloy AA1933 formed as a result of irradiation by a pulsed electron beam. The study includes figures of a variety of crater types. The distribution of craters according to size and crater density on the irradiated surface was examined. The study also provides for the discussion of the significance of these observations for the sake of a better understanding of the mechanisms of crater formation during irradiation by pulsed electron beams.Опромінення промислового алюмінієвого сплаву AA1933 інтенсивним імпульсним електронним пучком з енергією частинок 0,35 МеВ, струмом пучка 2,0 кА, тривалістю імпульсу 5 мкс і діаметром пучка 3 см призводить до формування поверхневого шару з модифікованим структурно-фазовим станом. Характерною особливістю опроміненої поверхні є наявність на ній тріщин та кратерів. У роботі вивчені типи та морфологія кратерів на поверхні алюмінієвого сплаву AA1933, що виникають внаслідок опромінення імпульсним пучком електронів. Показано різноманіття типів кратерів. Досліджено розподіл кратерів за розмірами та щільність кратерів на опроміненій поверхні. Обговорюється значення цих спостережень для більш глибокого розуміння механізмів утворення кратерів у ході опромінення імпульсними пучками електронів

The structure of the undersurface layer of alloys in the region of influence of the relativistic tube-like electron beam and thermodynamic models

Influence of the pulse tubular relativistic electron beam on the structure of near-surface layer of steel 45 has been studied. It is shown that in the range of contact between the tubular beams and target the convexity and junction zones are arise. The convexity is characterized by the structure with microporosity and the junction zone has a high porosity. The thermodynamic model is proposed to describe the modulated structures appearing in the irradiated objects.Вивчено вплив дії імпульсного трубчатого пучка релятивістських електронів на структурний стан приповерхневого шару сталі 45. Показано, що у місці контакту стінки трубчатого пучка з мішенню виникає випукле утворення, яке характеризується дрібнопористою структурою, а також перехідна зона з підвищеною пористістю. Запропоновано термодинамічну модель опису модульованих структур, які виникають у опромінюваних об’єктах.Изучено влияние воздействия импульсного трубчатого пучка релятивистских электронов на структурное состояние приповерхностного слоя стали 45. Показано, что в области контакта стенки трубчатого пучка с мишенью возникает выпуклое образование, характеризующееся мелкопористой структурой, а также переходная зона с повышенной пористостью. Предложена термодинамическая модель описания модулированных структур, возникающих в облучаемых объектах

The simulation of emergency action on construction materials by high current relativistic electron beams

Development of many innovative areas in energy, mechanical engineering, aircraft building and other industries is limited by the strength of materials under the action of temperature gradients. In this regard, the problem appears to find and justify technical means to model a complex of operating conditions. High-current relativistic electron beams reasonably belong to such instruments and means. As a result of their impact, pulsed electric and magnetic fields occur in the irradiated targets, temperature gradients are created, and shock waves are generated. The paper investigates the patterns of change in the internal structure of the blades of gas turbine engines and engineering ma-terials, subjected to the action of an electron beam.Розвиток багатьох іноваційних напрямків в енергетиці, машинобудуванні, авіабудуванні та інших галузях обмежений міцністю матеріалів під дією температурних градієнтів. У зв’язку з цим постає проблема пошуку та обґрунтування технічних засобів, які б моделювали комплекс факторів впливу, характерних для умов експлуатації. До таких засобів обґрунтовано відносять сильнострумові релятивістські електронні пучки. В результаті їх впливу в опромінюваних мішенях виникають імпульсні електричні та магнітні поля, створюються температурні градієнти, генеруються ударні хвилі. У роботі досліджено закономірності зміни внутрішньої структури лопаток газотурбінних двигунів конструкційних матеріалів під дією сильнострумового електронного пучка

Modification of the D16 aluminum alloy structure by pulsed relativistic electron beam

The influence of a pulsed intense relativistic electron beam on mesoscopic structural characteristics of D16 aluminium alloy plates is studied. The phenomenological parameters of superplastic flow of alloy D16 plates after irradiation is determined and compared with those before irradiation. The possible causes of improvement in superplastic flow parameters of irradiated material are analyzed

Microstructure and property modifications in surface layers of a AA6111 aluminum alloy induced by high-current pulsed relativistic electron beam

The processing of the AA6111-T4 aluminum alloy by the high-current relativistic electron beams affects the forming of the surface layer with a modified structure and phase state. The depth of the modified surface layer achieves 200 μm. The changes in microstructure occurring both in the near-surface layer and in the modified layer can be distinguished with XDR, SEM, and EDS analyses. It is established that the aluminum-based supersaturated solid solution makes the main phase of the modified layer, whereas intermetallic phases that were present in the initial state of the alloy are not distinguished by the X-ray methods in the modified layer. There are some available microcracks and craters on the surface of the remelt layer. Discussion of the results of these observations gains a more sufficient understanding of the processes raised by the irradiation by a high-current relativistic electron beam.Обробка алюмінієвого сплаву АА6111-ТА інтенсивним імпульсним електронним пучком приводить до формування поверхневого шару з модифікованим структурно-фазовим станом. Глибина поверхневого модифікованого шару досягає 200 мкм. Зміни мікроструктури, шо відбуваються в поверхневому шарі і на молифікованій поверхні, були охарактеризовані за допомогою рентгенівської дифрактометрії, електронної мікроскопії та рентгенівського енергодисперсійного мікроаналізу. Встановлено, шо основною фазою модифікованого шару є пересичений твердий розчин на основі алюмінію, а інтерметалідні фази, які були присутні в початковому стані сплаву, рентгенографічними методами в модифікованому шарі не виявляються. На поверхні переплавленого шару присутні протяжні мікротріщини і кратери. Обговорюється значення цих спостережень для більш глибокого розуміння процесів, що відбуваються під час імпульсного електронного опромінення алюмінієвих сплавів.Обработка алюминиевого сплава АА6111-Т4 интенсивным импульсным электронным пучком приводит к формированию поверхностного слоя с модифицированным структурно-фазовым состоянием. Глубина поверхностного модифицированного слоя лостигает 200 мкм. Изменения микроструктуры, происходящие в приповерхностном слое и на модифицированной поверхности, были охарактеризованы с помощью рентгеновской дифрактометрии, электронной микроскопии и рентгеновского энергодисперсионного микроанализа. Установлено, что основной фазой модифицированного слоя является пересыщенный твердый раствор на основе алюминия, а интерметаллидные фазы, которые присутствовали в исходном состоянии сплава, рентгенографическими методами в модифицированном слое не обнаруживаются. На поверхности переплавленного слоя присутствуют протяженные микротрещины и кратеры. Обсуждается значение этих наблюдений для более глубокого понимания процессов, происходящих во время импульсного электронного облучения алюминиевых сплавов

Thermographic monitoring of nuclear power plant’s spray ponds using infra-red data processing methods

This paper outlines an approach to monitor nuclear power plant spray ponds using thermographic monitoring. The approach involves measuring temperatures during summer and winter periods to identify potentially dangerous or fault-prone areas and improve the reliability of technical water supply. The automated machine processing procedure for thermograms was developed based on digital image processing. The results demonstrate that the obtained database can effectively help determine losses resulting from critical situations at nuclear power plants.Oбґрунтовується підхід до впровадження термографічного моніторингу за станом бризкальних басейнів АЕС, заснований на проведенні вимірювань у літній та зимовий періоди року з метою фіксації потенційно аварійних ділянок та підвищення рівня надійності забезпечення технічною водою. Розроблена процедура автоматизованої машинної обробки термограм на основі обробки цифрових зображень. Зроблено висновок про доцільність застосування одержаних баз даних до визначення збитків від критичних ситуацій на АЕС

Структурные изменения в поверхностном слое матричных алюминиевых сплавов 1201 и 6111 в зоне воздействия импульсного пучка электронов в режиме предплавления

В работе рассмотрены особенности воздействия релятивистского импульсного пучка электронов на процессы структурообразования в поверхностном слое промышленных алюминиевых сплавов 1201 и 6111 в режиме предплавления. Показано, что в подобранном режиме предплавления - до макроскопического плавления поверхности в зоне воздействия пучка - осуществляется локальное плавление и последующая кристаллизация отдельных объемов микроструктуры поверхностного слоя сплавов. Предполагается, что появление подобных участков микроструктуры сплавов 1201 и 6111 может быть связано и с плавлением неравновесных эвтектик и с плавлением участков сегрегации легирующих элементов. В роботі розглянуто особливості дії релятивістського імпульсного пучка електронів на процеси структуроутворення в поверхневому прошарку промислових алюмінієвих сплавів 1201 і 6111 в режимі передплавлення. Показано, що в підібраному режимі передплавлення до макроскопічного плавлення поверхні в зоні дії пучка - здійснюється локальне плавлення і наступна кристалізація окремих ділянок мікроструктури поверхневого прошарку сплавів. Зроблено завбачення, що виникнення таких ділянок мікроструктури алюмінієвих сплавів 1201 і 6111 може бути пов’язане з плавленням нерівноважних евтектик і з плавленням ділянок сегрегації легуючих елементів. In this work the features of the relativistic pulsed beam of electrons influence on the processes of structure formation in surface layer of industrial aluminum alloys 1201 and 6111 in pre-melting regime are investigated. It is shown, that in selected pre-melting regime - till the macroscopic surface melting in beam influence zone - the local melting and the subsequent crystallization of separate volumes of surface layer microstructure of alloys occurs. It is supposed, that the appearance of similar areas of microstructure of aluminum alloys 1201 and 6111 can be associated as with the nonequilibrium eutectics melting as with the melting of the segregations of alloying elements

Application of radiation processes for testing of gas turbine blades

Structural integrity of the gas turbine blades is of great concern. A set of methods and instruments is proposed to study the problems of the test loading of the industrial turbine blades. The approach aims to model the possible high-temperature, shock and irradiation impacts. The test loading is performed using the high-current relativistic electron beam. The developed methodology can be used for test and identification trails of the turbine blades. The experimental bench is designed to assist the thermographic measurements of the temperature dynamics in the blades. It also comprises the corresponding algorithms and software to perform the necessary calculations with.Запропоновано методи та інструменти для вирішення задач екстремального тестового навантаження на лопатки турбін, які б відтворювали можливі високотемпературні, ударні та опромінювальні впливи. Розроблено підхід, що ґрунтується на використанні сильнострумового релятивістського електронного пучка. На підставі цього створено методику проведення тестових та ідентифікаційних випробувань лопаток газотурбінних двигунів. Розроблені експериментальний стенд для термографічного вимірювання динаміки розподілу температурного поля на поверхні лопатки та відповідні алгоритми і програмне забезпечення для проведення необхідних розрахунків.Предложены методы и инструменты для решения задач экстремальной тестовой нагрузки на лопатки турбин, которые бы воспроизводили возможные высокотемпературные, ударные и радиационные воздействия. Разработан подход, основанный на использовании сильноточного релятивистского электронного пучка. На основании этого создана методика проведения тестовых и идентификационных испытаний лопаток газотурбинных двигателей. Разработаны экспериментальный стенд для термографического измерения динамики распределения температурного поля на поверхности лопатки и соответствующие алгоритмы и программное обеспечение для проведения необходимых расчетов