Dynamics of the plasma electrolytic polishing process of austenitic steel AISI 304 in a solution of ammonium sulfate

Modern industrial technological processes together with scientific research activities require the special preparation of the metal surfaces for the further treatments. At present time the variety of techniques for the metal surface processing exist. Among them one could outline the plasma electrolytic polishing (PEP) due to its capability together with the decoration effect to enhance the surface properties. Despite the number of papers published in different journals the PEP stays an innovative surface treatment and requires further study to obtain optimal processing regimes. In present contribution the experimental study of PEP process dynamics with further numerical analysis of physical aspects for steel AISI 304 in a solution of ammonium sulfate with the mass fraction of 3% is given. After analyzing the experimental results the optimal PEP regime for the steel AISI 304 in a solution of ammonium sulfate with the mass fraction of 3% was identified.Сучасні виробнично-технологічні процеси разом з науково-дослідницькою діяльністю вимагають спеціальної підготовки металевих поверхонь для подальшої обробки. На цей час існує безліч методів обробки поверхні металу. Серед них можна виділити плазмове електролітичне полірування (PEP) через його здатність покращення властивостей поверхні з ефектом полірування. Незважаючи на число публікацій в різних журналах, PEP залишається інноваційним методом обробки поверхні та потребує подальшого вивчення для отримання оптимальних параметрів полірування. У цій статті представлено експериментальне дослідження динаміки процесу PEP з подальшим чисельним аналізом фізичних властивостей сталі AISI 304 у розчині сульфату амонію з масовою часткою 3%. Після аналізу експериментальних результатів було визначено оптимальний режим PEP для сталі AISI 304 у розчині сульфату амонію з масовою часткою 3%.Современные производственно-технологические процессы вместе с научно-исследовательской деятельностью требуют специальной подготовки металлических поверхностей для дальнейшей обработки. В настоящее время существует множество методов обработки поверхности металла. Среди них можно выделить плазменную электролитическую полировку (PEP) из-за ее способности улучшения свойств поверхности с эффектом полировки. Несмотря на число публикаций в разных журналах, PEP остается инновационным методом обработки поверхности и требует дальнейшего изучения для получения оптимальных режимов полирования. В данной статье представлено экспериментальное исследование динамики процесса PEP с дальнейшим численным анализом физических свойств стали AISI 304 в растворе сульфата аммония с массовой долей 3%. После анализа экспериментальных результатов был определен оптимальный режим PEP для стали AISI 304 в растворе сульфата аммония с массовой долей 3%

Behavior of molybdenum target in condition of irradiation by the high current relativistic electron beam

The problems of the stability of molybdenum targets to the action of concentrated energy fluxes are considered. A series of irradiations of a molybdenum target with a high-current relativistic electron beam was carried out. The mechanisms of the beam effect on the target are analyzed. The instantaneous introduction of energy into the target, causes the heating of the target, which leads to the generation of stresses due to the thermoelastic effect. Ablation of molten matter generates a reactive recoil momentum. Specific features of the microstructure of the target in the region of the melting effect of the beam and in the region of thermal action are determined.Розглядаються проблеми стійкості молібденових мішеней до дії концентрованих потоків енергії. Проведено серію опромінень молібденової мішені потужнострумовим релятивістським пучком електронів. Проаналізовано механізми впливу пучка на мішень. Імпульсне введення енергії в мішень викликає нагрівання мішені, що призводить до генерації напружень, обумовлених термопружним ефектом. Абляція розплавленої речовини створює реактивний імпульс віддачі. Визначенo особливості мікроструктур мішені в області плавильного ефекту пучка та в області теплового впливу.Рассматриваются проблемы стойкости молибденовых мишеней к действию концентрированных потоков энергии. Проведена серия облучений молибденовой мишени сильноточным релятивистским пучком электронов. Анализируются механизмы воздействия пучка на мишень. Мгновенное введение энергии в мишень вызывает нагрев мишени, что приводит к генерации напряжений, обусловленных термоупругим эффектом. Абляция расплавленного вещества создает реактивный импульс отдачи. Определены особенности микроструктуры мишени в области плавильного эффекта пучка и в области теплового воздействия

Modification of the aluminum alloy by the radiation and mechanical treatment

The paper discusses the problem of increasing the performance properties of aluminum alloy D16 for possible more efficient use in the fields of transport engineering. A property modification tool is a high current relativistic electron beam. The irradiation occurs in a vacuum. The peculiarities of the layer distribution of characteristic zones resulting from irradiation are investigated. Metallographic and fractographic analysis is carried out, and microhardness values are measured.Розглядаються питання підвищення експлуатаційних властивостей алюмінієвого сплаву Д16 для можливого більш ефективного застосування в галузях транспортного машинобудування. Інструментом модифікації властивостей є сильнострумовий релятивістський електронний пучок. Опромінювання відбувається у вакуумі. З’ясовуються особливості пошарового розподілу характерних зон, які виникають внаслідок опромінення. Здійснюються металографічний та фрактографічний аналізи, проводиться вимірювання значень мікротвердості.Рассматриваются вопросы повышения эксплуатационных свойств алюминиевого сплава Д16 для возможного более эффективного применения в отраслях транспортного машиностроения. Инструментом модификации свойств является сильноточный релятивистский электронный пучок. Облучение происходит в вакууме. Выясняются особенности послойного распределения характерных зон, возникающих в результате облучения. Осуществляются металлографический и фрактографический анализы, проводится измерение значений микротвердости

Modification effects of microsecond high current electron beam exposure on titanium VT22 alloy

Titanium VT22 alloy was irradiated in the TEMP-A accelerator with the high current electron beam with the energy of 350 keV, beam current of 2 kA, pulse length around 4 µs, and beam diameter of 45 mm. The irradiation was performed for three samples with 1 to 3 pulses separately. Numeric simulations of the temperature distributions in the targets were conducted using the thermoelastic ablation model. The microstructural and mechanical properties of the irradiated alloy were studied using microhardness testing, metallography and fractography analysis.Сплав титану ВТ22 опромінювався в прискорювачі TEMP-A сильнострумовим електронним пучком з енергією 350 кeВ, струмом пучка 2 кА, довжиною імпульсу близько 4 мкс і діаметром пучка 45 мм. Опромінення проводили для трьох зразків 1-3 імпульсами. Чисельне моделювання розподілів температур у мішенях проводилося з використанням моделі термопружної абляції. Досліджено мікроструктурні та механічні властивості опроміненого сплаву з використанням вимірювання мікротвердості, металографічного та фрактографічного аналізів.Титановый сплав ВТ22 облучен в ускорителе TEMP-A сильноточным электронным пучком с энергией 350 кэВ, током пучка 2 кА, длиной импульса около 4 мкс и диаметром пучка 45 мм. Облучение проводили для трех образцов 1-3 импульсами. Численное моделирование распределения температуры в мишенях проводилось с использованием модели термоупругой абляции. Микроструктурные и механические свойства облученного сплава были изучены с использованием измерения микротвердости, металлографического и фрактографического анализов

Electrolysite-plasma smoothing of relief on targets modified by a high-current relativistic electron beam

The problem of the appearance of a relief on the surface of metals, which was modified by high-current relativistic electron beams, is considered. The technological promise of this modification is shown. The possibility of using the electrolytic-plasma treatment method for smoothing the emerging relief is experimentally investigated. It is shown that electrolytic-plasma processing reduces the surface roughness several times without significantly damaging the modified layer. The obtained results indicate the prospects of using surface modification by highcurrent electron beams in combination with electrolytic-plasma processing.Розглянуто проблему виникнення рельєфу на поверхнях металів, що модифіковані потужнострумовим релятивістським електронним пучком. Показана технологічна перспективність даної модифікації. Експериментально досліджена можливість застосування методу електролітно-плазмової обробки для згладжування рельєфу. Показано, що електролітно-плазмова обробка знижує шорсткість поверхні в кілька разів без істотного пошкодження модифікованого шару. Отримані результати вказують на перспективність використання модифікації поверхні потужнострумовим електронним пучком у комбінації з електролітноплазмовою обробкою.Рассмотрена проблема возникновения рельефа на поверхностях металлов, модифицированных сильноточными релятивистскими электронными пучками. Показана технологическая перспективность данной модификации. Экспериментально исследована возможность применения метода электролитноплазменной обработки для сглаживания возникающего рельефа. Показано, что электролитно-плазменная обработка снижает шероховатость поверхности в несколько раз без существенного повреждения модифицированного слоя. Полученные результаты указывают на перспективность использования модификации поверхности сильноточными электронными пучками в комбинации с электролитноплазменной обработкой

Strengthening of the surface of steel (9XФМ) exposed to a high-current electron beam

9ХФМ steel was irradiated with a high-current electron beam. The high-current electron beam was obtained in the TEMP-A accelerator. The irradiation was performed for various samples of the material of a ball mill drum. Part of the samples were taken from the surface of the balls, which had different degrees of wear. Samples taken from the depth of the balls, which is equal to half the diameter, were also irradiated. Microhardness measurements, metallographic, and fractographic analysis were used to study mechanical and microstructural changes. In all cases, a change in hardness was detected. The degree of change in hardness is different for different samples. Based on fractographic analysis, using SEM microscopy, one of the mechanisms that contribute to increasing the surface hardness is determined. This mechanism is the cleaning of the surface of samples from impurities of phosphorus and sulfur using a high-current electron beam.Сталь 9ХФМ була опромінена сильнострумовим електронним пучком, який отримано в прискорювачі ТЕМП-А. Опромінення проводили для різних зразків матеріалу кулі барабанного млина. Частина зразків була взята з поверхонь куль, які мали різний ступінь зносу. Також опромінювали зразки, узяті з глибини куль, яка була рівна половині діаметра. Для вивчення механічних і мікроструктурних змін застосовували виміри мікротвердості, металографічний і фрактографічний аналізи. У всіх випадках виявлена зміна твердості та пластичності. Для різних зразків ступінь зміни твердості та пластичності різна. На основі фрактогрaфічного аналізу з використанням РЕМ-мікроскопії визначений один з механізмів, який сприяє підвищенню твердості поверхні. Цим механізмом є очищення поверхні зразків за допомогою сильнострумового пучка електронів від домішок фосфору і сірки.Сталь 9ХФМ была облучена сильноточным электронным пучком, который получен в ускорителе ТЕМПА. Облучение проводили для различных образцов материала шара барабанной мельницы. Часть образцов взята с поверхности шаров, которые имели различную степень износа. Также облучали образцы, взятые из глубины шаров, которая равна половине диаметра. Для изучения механических и микроструктурных изменений применяли измерения микротвердости, металлографический и фрактографический анализы. Во всех случаях обнаружено изменение твердости. Для различных образцов степень изменения твердости различна. На основе фрактогрaфического анализа с использованием РЭМ-микроскопии определен один из механизмов, который способствует повышению твердости поверхности. Этим механизмом является очистка поверхности образцов с помощью сильноточного пучка электронов от примесей фосфора и серы