Температурное воздействие электролитной плазмы на структуру поверхности металла

Abstract

Изучено температурное воздействие электролитной плазмы, образующейся вокруг катода в процессе электролиза, на структуру и свойства поверхностного слоя алюминия и сплавов на основе железа. Показано, что при обработке в электролитной плазме на поверхности исследуемых металлов образовался слой с измененной структурой, в состав которого входят бориды металлов наноразмерных величин, глубина и микротвердость которого зависят от режима обработки и состава обрабатываемого металла. Для оценки зоны термического влияния на поверхность алюминия проведены расчеты по распределению температуры согласно модели распространения тепла от сосредоточенного источника и модели термоэрозии электродов с учетом динамики эрозионной лунки и плазменного канала. Расчетные данные по радиусу действия локальной температуры согласуются с данными металлографического анализа по глубине упрочненного поверхностного слоя с измененной структурой и составляют величину порядка 120 μm.

Вивчено температурну дію електролітної плазми, що утворюється навколо катода в процесі електролізу, на структуру й властивості шару алюмінію та сплавів на основі заліза. Показано, що при обробці в електролітній плазмі на поверхні досліджуваних металів утворюється шар зі зміненою структурою, до складу якого входять бориди металів нанорозмірних величин, глибина та мікротвердість якого залежать від режиму обробки та складу оброблювального металу. Для оцінки зони термічного впливу на поверхню алюмінію проводили розрахунки за розподілом температури згідно з моделями розповсюдження тепла від зосередженого джерела та термоерозії електродів з урахуванням динаміки ерозійної лунки та плазмового каналу. Отримані дані за радіусом дії локальної температури узгоджуються з даними металографічного аналізу по глибині зміцненого поверхневого шару зі зміненою структурою та складають величину порядку 120 μm.

In this work, the structural changes in the surface layer of the metal were investigated as thermal effects of the electrolyte plasma produced around the cathode during electrolysis. It is shown that the treatment in the electrolytic plasma results in metal hardening without loss of plasticity with formation of an unique surface layer structure due to the specific temperature effects in the electrolytic plasma.