Optimization of Technology for Production of Bimetallic Compounds by High-current Relativistic Electron Beam Hardfacing of Nanostructured Coatings

The mechanism of remote application of nanostructured coatings on metallic substrates is considered in the article. Spectroscopic studies of gas-plasma torch produced when the number of materials used in coatings is irradiated by the high-current relativistic electron beam have been carried out. The differences in the spectra for solid and tubular beams are determined. Measurements of the brightness temperature of gas plasma torch and the position of its maximum are obtained. Prospects of using high-current relativistic electron beams sources with pulse duration ~ (1 ... 2)10 – 6 s for the modification of the structure and properties of metallic materials are proved. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3512

Behavior of Zr1 %Nb Alloy Under Swift Kr Ion and Intense Electron Irradiation

In this paper there were studied the physical and mechanical properties of Zr1 % Nb alloy irradiated by the Kr ion beam with energy of 107 MeV, fluences of 1·1013 and 1014 ion/cm2, and exposed to the microsecond high-current pulsed electron beam with the energy of 370 keV, incident energy fluence in the range of 20…200 J/cm2. The low-intense Kr ion implantation induced softening of the alloy. The high-intense ion beam irradiation resulted in creation of a surface strengthened layer with nanohardness of 4.5 GPa and the elastic modulus of 120 GPa. The high-current electron beam exposure lead to the macroscopic surface melting of the sample, which provoked formation of the coarse structure with predominantly brittle fracture character

Modification of Aluminum Alloy 1933 by the High-Current Electron Beam Irradiation

Modification of the wrought aluminum alloy 1933 through irradiation by the intense microsecond relativistic hollow electron beam was studied. Fracture mechanisms for both irradiated and non-irradiated samples, changes in the structure and chemical composition were investigated. The thermal model describing the beam-metal interaction was developed based on the hyperbolic relaxation heat transfer equation, weakly coupled theory of thermoelasticity and Stefan problem. We used the finite difference method to perform calculations according to this model. We determined experimentally as well as numerically the areas of modified and non-irradiated material, localized the quenched, heat-affected and shock-wave-affected zones

Dynamics of the gas-plasma torch formed by the highcurrent electron beam action on solid targets

The interaction of high-current REВ with the surface of solid targets was investigated. The target material was stainless steel 12Х18Н10Т, graphite, tungsten, plexiglas. The optical diagnostic methods were used to determine the space-time characteristics of a gas-plasma torch (GPT), formed as a result of the tubular microsecond REB action on the surface of solid targets. The times of GPT formation and its spread velocity (transverse and longitudinal) for different materials were determined. An axial focus of GPT, moving towards the beam, was found.Досліджувалась взаємодія сильнострумового РЕП з поверхнею твердотільних мішеней, в якості котрих були нержавіюча сталь 12Х18Н10Т, графіт, вольфрам та органічне скло. За допомогою оптичних методів діагностики отримано просторово-часові характеристики газоплазмового факела (ГПФ), який утворювався при дії трубчастих РЕП мікросекундної тривалості на поверхню твердотільних мішеней. Отримано час утворення газоплазмового факела, поперечна і повздовжня швидкість його розльоту для різних матеріалів. Виявлено утворення осьового фокуса ГПФ, який рухається назустріч пучкуИсследовалось взаимодействие сильноточного РЭП с поверхностью твердотельных мишеней, в качестве которых служили нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, графит, вольфрам, оргстекло. С помощью оптических методов диагностики получены пространственно-временные характеристики газоплазменного факела (ГПФ), образованного при воздействии трубчатых релятивистских электронных пучков микросекундной длительности на поверхность твердотельных мишеней. Определены времена образования ГПФ, поперечная и продольная скорости его разлета для различных материалов. Обнаружено образование осевого фокуса ГПФ, который распространяется навстречу пучку

Surface modification of the titanium alloy VT22 by high current pulsed electron beam

The industrial Titanium VT22 alloy was irradiated using the high-current pulsed electron beam (HCEB). HCEB method is an effective method to test the materials under extreme volumetric thermo-mechanical and irradiation conditions. The intense electron irradiation resulted in evolution of microstructural composition. It was found that formation of the β-phase, whereas nonirradiated material consists α+β-phases. The corresponding temperature field and mechanical displacement fields were calculated using the finite-element thermoelastic model.Промисловий титановий сплав ВТ22 опромінено сильнострумовим імпульсним електронним пучком (HCEB). Метод HCEB є ефективним для випробування матеріалів у екстремальних об’ємних термомеханічних і опромінюваних умовах. Інтенсивне електронне опромінення призвело до еволюції мікроструктури. Встановлено, що у переплавленому шарі спостерігається утворення β-фази, тоді як неопромінений матеріал містив α+β-фазу. За допомогою термопружної моделі методом скінченних різниць було розраховано відповідні температурне поле та поле механічного зміщення

Fractal analysis of fractograms of aluminum alloys irradiated with high current electron beam

The aluminum alloys D16 and AMg6 were irradiated using the high-current relativistic electron beam in vacuum. Intense electron irradiation of the materials modified their physical properties. The fractal character of the fracture surfaces’ images was studied. The change of the fractality is a distinguished descriptor of the materials modification. The characteristic ductile and brittle fractures are accompanied by the change of the fractal dimension

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

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 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

Modification of structure of the surface of steel (ХГС) as a result of influences of high-current electron beam

The steel surface (ХГС) was irradiated with a high-current electron beam. A high-current electron beam was obtained in the TEMP-A accelerator. Steel samples were made from drum mill balls. The balls had varying degrees of wear. The mechanical and microstructural characteristics were studied. Applied methods: measurement of hardness, tensile strength, fractographic and metallographic analysis. An increase in hardness was found for all samples. An increase in the surface hardness of the samples occurred as a result of the conversion of austenite to martensite and lower bainite. A significant effect on the increase in surface hardness of the samples is also exerted by the process of the appearance of carbides.Поверхня сталі (ХГС) була опромінена сильнострумовим електронним пучком. Сильнострумовий електронний пучок отримали в прискорювачі ТЕМП-А. Зразки сталі були виготовлені з куль барабанного млина. Кулі були різного ступеня зносу. Вивчалися механічні і мікроструктурні характеристики. Застосовували методики: вимірювання твердості, в'язкості на розривання, фрактографічний і металографічний аналізи. Для всіх зразків виявлено збільшення твердості. Збільшення твердості поверхні зразків відбувалося в результаті перетворення аустеніту в мартенсіт та нижній бейніт. Істотний вплив на збільшення твердості поверхні зразків також надає процес появи карбідів.Поверхность стали (ХГС) была облучена сильноточным электронным пучком. Сильноточный электронный пучок получили в ускорителе ТЕМП-А. Образцы стали были изготовлены из шаров барабанной мельницы. Шары имели различную степень износа. Изучались механические и микроструктурные характеристики. Применяли методики: измерение твердости, вязкости на разрыв, фрактографический и металлографический анализы. Для всех образцов обнаружено увеличение твердости. Увеличение твердости поверхности образцов происходило в результате преобразования аустенита в мартенсит и нижний бейнит. Существенное влияние на увеличение твердости поверхности образцов также оказывает процесс появления карбидов