Микротвердость алюминий-магниевых сплавов в условиях действия низкоинтенсивного бета-облучения

УДК 53.091: 53.096

МИКРОТВЕРДОСТЬ АЛЮМИНИЙ-МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО БЕТА-ОБЛУЧЕНИЯ

© А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Ефремова, Д.Г. Гусева

Ключевые слова: алюминий-магниевые сплавы; микротвердость; бета-облучение; малые дозы.

Представлены зависимости микротвердости холоднокатаных сплавов АМг3 и АМг6 от температуры отжига в интервале от 50 до 500 °С. Обнаружены немонотонные изменения микротвердости алюминий-магниевых сплавов, индуцируемые низкоинтенсивным (I = 3 • 106 см-2с-1) бета-облучением. Выявлено, что закалка от температур выше сольвус вызывает инверсию знака бета-индуцированных изменений микротвердости сплавов.

Исследования, направленные на радиационно-индуцированное улучшение механических характеристик алюминий-магниевых сплавов, обладающих сочетанием высокой прочности, свариваемости, коррозионной стойкости и низкой плотности, находящих широкое применение в авиационной технике, автомобильном и химическом машиностроении, судостроении и т. д., представляют несомненный интерес [1]. Значительные изменения свойств или отдельных характеристик могут быть вызваны сравнительно слабыми радиационными воздействиями при условии оптимального подбора их параметров [2-3]. В связи с этим целью настоящей работы являлось исследование индивидуального и комбинированного с термическими воздействиями действия низкоинтенсивного бета-облучения на микротвердость алюминий-магниевых сплавов.

Исследовали холоднокатаные сплавы АМг3 и АМг6. Для облучения образцов использовали источник на основе препарата 90Бг + 90У со средней энергией эмитируемых электронов 0,20 МэВ для 90Бг и 0,93 МэВ для 90У, т. е. превышающей пороговую энергию дефек-тообразования в алюминии. Интенсивность потока бета-частиц, рассчитанная посредством компьютерного моделирования, составляла I = 3-106 см-2с-1. Тестирование микротвердости по Виккерсу осуществляли при комнатной температуре на воздухе с использованием производственного микротвердомера ПМТ-3.

Обнаружено, что экспозиция холоднокатаных сплавов АМг3 и АМг6 в поле бета-частиц с плотностью потока I = 3-106 см-2с-1 сопровождается немонотонным (^-образным) разупрочнением (рис. 1).

Известно, что механические свойства сплавов испытывают скачкообразные изменения при закалке от температур выше сольвус. Проведен сравнительный анализ зависимостей микротвердости от температуры отжига для сплавов АМг3 и АМг6. Показано (рис. 2), что уменьшение содержания магния в сплаве от 6 до 3 % приводит к смещению температурного интервала (в котором происходит скачкообразное тридцатипроцентное разупрочнение) в область больших значений (на 50 °С).

700 -I-------------1-------------1-------------1-------------I—

0 50 100 150 200

Длительность облучения /, час

Рис. 1. Зависимости микротвердости холоднокатаных сплавов АМг3 и АМг6 от длительности бета-облучения с интенсивностью I = 3-106 см-2с-1

1300

я

С

^ 1100 -Л

н

и

§ 900  —

5

со

н

0

в*

1 700 -

2

500

0 100 200 300 400 500

Температура Г,,,,, ”С

Рис. 2. Зависимости микротвердости сплавов АМг3 и АМг6 от температуры отжига (длительность отжига /щд = 1 час) с последующей закалкой

450 --------------1-------------1-------------1------

0 100 200 300

Длительность облучения І, час

Рис. 3. Зависимости микротвердости сплавов АМг3 и АМг6, предварительно прошедших процедуру отжига (Tann = 500 °C, íaml = 1 час), от длительности последующего бета-облучения с интенсивностью I = 3^106 см-2с-1

Обнаружено, что предварительная закалка алюми-ний-магниевых сплавов от температур выше сольвус вызывает инверсию знака бета-индуцированных изменений микротвердости. Низкоинтенсивное бета-облучение сплавов, прошедших процедуру отжига (Tam = 500 °C, tann = 1 час) с последующей закалкой, сопровождается немонотонным (М-образным) упрочнением (рис. 3). Следует отметить, что увеличение содержания в сплаве магния от 3 до 6 % приводит к ускорению процесса бета-индуцированного изменения микротвердости.

Полученные результаты свидетельствуют не только о связи кинетических параметров бета-индуциро-

ванных изменений микротвердости алюминий-магние-вых сплавов с содержанием Mg, но и о зависимости знака радиационно-пластического эффекта (наблюдаемого при низкоинтенсивном бета-облучении) от степени растворенности магния в сплаве.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дубинко В.И., Довбня А.Н., Кушнир В.А., Ходак И.В., Лебедев В.П., Крыловский В.С., Лебедев С.В., Клепиков В.Ф. Воздействие электронного облучения на скачкообразную деформацию сплава Al-3 % Mg // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2010. № 5. С. 36-42.

2. Головин Ю.И., Дмитриевский А.А., Сучкова Н.Ю. Влияние типа и концентрации легирующей примеси на динамику бета-индуци-рованного изменения микротвердости кремния // ФТТ. 2008. Т. 50. № 1. С. 26-28.

3. Tetelbaum D.I., Azov A.Yu., Kurilchik E.V., Bayankin V.Ya., Gilmutdinov F.Z. The long-range influence of the ion photon irradiation on the mechanical properties and on the composition of the permalloy-79 // Vacuum. 2003. № 70. P. 169-173.

БЛАГОДАРНОСТИ: Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта № 12-02-31223 мол_а.

Поступила в редакцию 21 октября 2012 г.

Dmitriyevskiy A.A., Efremova N.Yu., Guseva D.G. MICROHARDNESS OF ALUMINUM-MAGNESIUM ALLOYS IN CONDITIONS OF LOW-FLUX BETA-IRRADIATION

Dependence of AlMg3 and AMg6 alloys microhardness on annealing temperature in the range from 50 to 500 °C was presented. Non-monotonic changes of aluminum-magnesium alloys microhardness, induced by low-flux (I = 3-106 cm-2s-1) of betairradiation was found. It was revealed, that quenching above sol-vus temperatures caused inversion of the sign of beta-induced changes of alloys microhardness.

Key words: aluminum-magnesium alloys; microhardness; beta-irradiation; small doses.