Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Изготовлены образцы литого силумина марок АК10М2Н и АК5М2. Выполнено облучение поверхности образцов интенсивным импульсным электронным пучком с плотностью энергии пучка электронов 10, 20, 30, 40, 50 Дж/см^2, энергия ускоренных электронов 17 кэВ, длительность импульса пучка электронов 50 мкс. и 200 мкс., количество импульсов 3, частота следования импульсов 0,3 с^-1. Методами рентгенофазового анализа обнаружено, что электронно-пучковая обработка с плотностью энергии пучка электронов 10 Дж/см^2 приводит к увеличению весового содержания кремния в материале на 50%. Увеличение плотности энергии пучка электронов до 30 Дж/см^2 и более приводит к расплавлению и растворению в расплаве пластин кремния и как следствие снижению весового содержания кремния в материале в целом. Установлено, что в литом состоянии основными фазами являются твердый раствор на основе алюминия, кремний и интерметаллиды. Для АК5М2 одним из основных интерметаллидных соединений является Fe2Al9Si2. Установлено, что в сплаве АК5М2, после облучения, твердые растворы на основе алюминия существуют в двух состояниях различающихся параметром кристаллической решетки. Выявлена зависимость изменения параметра кристаллической решетки от величины плотности энергии пучка электронов и длительности импульса для каждого из состояний. Для литого сплава АК10М2Н дополнительно обнаружены фазы Cu9Al4, Сu8.92Al4.08, Сu5.64Al4.61 отсутствующие в сплаве АК5М2. Установлено, что увеличение плотности энергии пучка электронов (длительность импульса 200 мкс.) приводит к увеличению относительного содержания твердого раствора на основе алюминия, а в образцах, облученных электронным пучком с длительностью импульса 50 мкс, наоборот относительное содержание твердого раствора на основе алюминия снижается с увеличением плотности энергии пучка электронов. Выявлены изменения содержания и элементного состава частиц упрочняющих фаз сплава АК10М2Н подвергнутого облучению электронным пучком, а именно при длительности импульса пучка электронов 200 мкс с ростом плотности энергии пучка относительное содержание кремния снижается, достигая минимального значения при плотности энергии 30 Дж/см^2. Суммарное относительное содержание интерметаллидов (Сu9Al4, Сu8.92Al4.08, Сu5.64Al4.61) также снижается, достигая нулевого значения при плотности энергии 50 Дж/см^2. При длительности импульса пучка электронов 50 мкс. изменение фазового состава поверхностного слоя протекает противоположным образом. С ростом плотности энергии пучка относительное содержание кремния изменяется незначительно, а суммарное относительное содержание интерметаллидов (Сu8.92Al4.08, Сu7Si12) увеличивается, достигая максимального значения при плотности энергии 50 Дж/см^2. Обнаружено, что не зависимо от длительности импульса пучка параметр кристаллической решетки алюминия в сплаве АК10М2Н изменяется по кривой с минимумом, достигаемым для длительности пучка 200 мкс. при плотности энергии 10 Дж/см^2, а для длительности 50 мкс. – при плотности энергии 30 Дж/см^2. Выдвинуто предположение, что основной причиной выявленного изменения параметра кристаллической решетки фаз Al, независимо от исследуемого сплава (АК5М2 или АК10М2Н), является изменение концентрации легирующих элементов. Методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) установлено, что исследуемые сплавы, находящиеся в состоянии поставки, являются поликристаллическими агрегатами, состоящими преимущественно из зерен твердого раствора Al. Вдоль границ зерен и в стыках границ зерен алюминия располагаются зерна эвтектики, также присутствуют включения интерметаллидов. Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) выполнен анализ параметров дефектной субструктуры материалов подвергнутых облучению импульсным электронным пучком. Обнаружено, что в сплаве АК5М2 формируется структура высокоскоростной кристаллизации дендритно-ячеистого вида при облучении электронным пучком в режиме: плотность пучка электронов 10 Дж/см^2, время импульса 50 мкс., количество импульсов 3. Ячейки кристаллизации сформированы твердым раствором на основе алюминия, на границах ячеек алюминия располагаются частицы кремния. Размеры ячеек кристаллизации изменяются в пределах от 40 нм до 100 нм; размеры частиц кремния – (5-10) нм. Прослойки кремния, формирующие структуру пластинчатой эвтектики, изменяются в пределах (15-25) нм. Увеличение плотности энергии пучка электронов до (30-50) Дж/см^2, не зависимо от длительности импульсов (50 мкс или 200 мкс), приводит к формированию в слое толщиной до (50-70) мкм структуры высокоскоростной ячеистой кристаллизации. Темнопольный анализ показал, что объем ячеек сформирован твердым раствором на основе алюминия. Ячейки разделены прослойками второй фазы с размером кристаллитов (10-20) нм. Методом микродифракционного анализа обнаружено, что данные кристаллиты являются преимущественно кремнием, однако могут присутствовать частицы сложного состава, содержащие атомы меди, железа, кремния и алюминия. Обработка сплава АК10М2Н электронным пучком с плотностью энергии пучка 10 Дж/см^2 (не зависимо от длительности импульса пучка электронов) сопровождается лишь частичным растворением кристаллитов кремния и интерметаллидов. В результате высокоскоростного нагрева и охлаждения вокруг включений кремния формируется структура высокоскоростной ячеистой кристаллизации алюминия. Ячейки высокоскоростной кристаллизации алюминия имеют овальную форму; поперечные размеры ячеек изменяются в пределах от 100 нм до 300 нм; продольные – от 150 нм до 450 нм. Ячейки разделены прослойками второй фазы (кремний), толщина которых (40-75) нм. Прослойки имеют наноразмерную структуру, размеры кристаллитов которой изменяются в пределах от 5 нм до 10 нм. Толщина слоя со структурой высокоскоростной ячеистой кристаллизации увеличивается с ростом плотности энергии пучка электронов (независимо от длительности импульса пучка) и при 50 Дж/см^2 достигает ≈ 90 мкм. Методами сканирующей электронной микроскопии исследованы закономерности изменения структуры модифицированных образцов силуминов АК10М2Н и АК5М2 в зависимости от плотности энергии и длительности импульсов пучка электронов. Установлено, что в сплаве АК5М2 при плотности энергии пучка электронов 10 Дж/см^2 структура поверхности не претерпевает существенных изменений. Существенные изменения наблюдаются при увеличении плотности энергии пучка электронов до (30-50) Дж/см^2 а именно, обнаруживается плавление и растворение частиц второй фазы, формирование вдоль границ зерен закалочных микротрещин. При плотности энергии пучка электронов 50 Дж/см^2 происходит полное растворение частиц второй фазы (интерметаллиды и кремний). Для сплава АК10М2Н установлено, что при плотности энергии пучка электронов 10 Дж/см^2, поверхность обработки принимает волнообразный характер, что говорит о ее начальной степени плавления. При плотности энергии пучка электронов 30 Дж/см^2 происходит растворение интерметаллидов и образование многочисленных микропор, что, по-видимому, связано с усадкой материала при его скоростной кристаллизации. При плотности энергии пучка электронов 50 Дж/см^2, независимо от длительности импульса, на поверхности облучения обнаружены нерегулярно расположенные микротрещины, причиной образования которых являются внутренние напряжения, возникающие в поверхностных слоях материала в результате сверхвысоких скоростей охлаждения расплавленного слоя, кристаллизующегося на холодной подложке. Формирование поверхностного слоя сопровождается образованием структуры высокоскоростной ячеистой кристаллизации, размеры ячеек изменяются в пределах 500-650 нм. СЭМ анализ поперечных относительно поверхности обручения шлифов показал, что толщина преобразованного слоя зависит от плотности энергии пучка электронов и составляет при 10 Дж/см^2 – (1-2) мкм; при 30 Дж/см^2 – (25-30) мкм; при 50 Дж/см^2 – (60-90) мкм. Дальнейшие исследования были направленны на определение изменений поверхностных свойств, таких как микротвердость и параметр износа (величина обратная износостойкости) значение которых определяли непосредственно на поверхности облучения, для всех вариантов модификации. Выявлено, что при облучении электронным пучком сплава АК5М2 с длительностью импульса 200 мкс. параметр износа снижается с ростом плотности энергии пучка электронов, демонстрируя тенденцию к выходу на насыщение. Снижение длительности импульса до 50 мкс. приводит к незначительному снижению износостойкости при плотности энергии пучка электронов 30 Дж/см^2 с последующим увеличением при плотности энергии 50 Дж/см^2. Микротвердость поверхностного слоя АК5М2 увеличивается с ростом плотности энергии пучка электронов, достигая максимального значения 950 МПа, при плотности энергии пучка электронов 50 Дж/см^2, 50 мкс., что превышает микротвердость исходного материала на 83 %. Значение микротвердости литого силумина АК10М2Н составило 0,72 ГПа. Воздействие импульсного электронного пучка с плотностью энергии 10 Дж/см^2 не оказывает существенного влияния на микротвердость. Увеличение плотности энергии пучка электронов до 20-50 Дж/см^2, увеличивает микротвердость в среднем до 1,1 ГПа. Отсутствует зависимость микротвердости от длительности импульса пучка электронов. По результатам выполнения первого этапа проекта опубликовано 6 статей в Scopus из них 4 статьи проиндексированы в базе данных Web of Science Core Collection, в том числе 2 статьи опубликованы в журналах входящих в первый квартиль Web of Science Core Collection (Applied Surface Science, Surface & Coatings Technology). Исполнители проекта в разном формате (устный, стендовый доклады, заочное участие) приняли участие в 2 международных конференциях проводимых на территории Российской Федерации с представлением 3 докладов.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Изготовлены образцы для растяжения из литых силуминов марок АК10М2Н и АК5М2, которые имели вид плоских двухсторонних лопаток. Рабочую область образцов облучили с двух сторон в вакууме импульсным электронным пучком на установке «СОЛО». Плотность энергии пучка электронов и длительность импульсов варьировалась в интервале от 10 до 50 Дж/см^2 и от 50 до 200 мкс соответственно. Механические испытания сплавов АК5М2 и АК10М2Н выполняли на образцах трех размеров, которые условно обозначались как «малые», «средние» и «большие» при двух различных скоростях деформирования (2 мм/мин и 1,25 мм/мин). Разрушение всех образцов в режиме растяжения осуществляли на установке «INSTRON 3386», не менее чем по 3 образца для каждого режима электронного пучка. Установлено, что при скорости деформирования 2 мм/мин («средние» образцы) не для одного из режимов электронно-пучковой обработки и не для одного из сплавов не обнаружено статистически значимое увеличение основной характеристики прочностных свойств – предела прочности на разрыв. Изменение скорости деформирования на 1,25 мм/мин сказалось на значениях предела прочности на разрыв сплава АК5М2. При режиме облучения 10 Дж/см^2 и 50 Дж/см^2, 50 мкс наблюдается увеличение предела прочности на разрыв на 15 МПа и 28 МПа соответственно. Зависимости относительного остаточного удлинения и сужения при разрыве от плотности энергии пучка электронов показывают, что существенное изменение данных параметров, когда доверительные интервалы не перекрываются, наблюдается для режимов облучения 10 Дж/см^2, 200 мкс и 50 Дж/см^2, 50 мкс. Исходя из полученных данных режим обработки 50 Дж/см^2, 50 мкс определен как оптимальный. Исследования качественных и количественных данных перемещения и скорости полей деформаций, полученных с использованием оптической измерительной системы VIC-3D, силумина АК5М2 показали, что на начальном этапе деформирования, наблюдается формирование случайно распределенных по поверхности локальных очагов пластической деформации растяжения и сжатия сплава. По мере роста внешнего приложенного напряжения концентрация локальных очагов сжатия начинает уменьшаться и полностью исчезает как в необлученных, так и в облученных образцах. Дальнейший рост приложенного напряжения приводит к росту размеров локальных очагов с более высокими значениями деформации в них. При этом в области захватов в нижней и верхней части образцов деформация в локальных очагах более чем в два раза меньше, чем в центральной части на рабочей поверхности образца. Установлено, что облучение образцов сплава АК5М2 способствует стабилизации локальных микрообластей с деформацией сжатия, поскольку в облученных образцах исчезновение локальных микрообластей с деформацией сжатия происходит при более высоких значениях усредненной деформации по всему рабочему полю, чем в необлученных образцах. Исследования сплава АК10М2Н показали, что оптимальным режимом электронно-пучковой обработки характеризующимся одновременным увеличением прочностных и пластических свойств является режим 50 Дж/см^2, 200 мкс. При данном режиме воздействия наблюдается максимальное увеличение предела прочности, которое составляет 75 % по сравнению с пределом прочности литого сплава. Также увеличиваются относительное остаточное удлинение и сужение при разрыве. Максимальное увеличение обозначенных характеристик наблюдается для режима воздействия 50 Дж/см^2, 200 мкс и составляет порядка 150%. Для данного режима были установлены качественные и количественные данные перемещения и скорости полей деформаций. Спекл-картины распределений деформационных полей на поверхности необлученного и облученного образцов силумина АК10М2Н показывают, что на начальном этапе деформирования наблюдается формирование случайно распределенных локальных очагов деформации растяжения и сжатия. По мере роста внешнего приложенного напряжения наблюдается исчезновение локальных очагов деформации сжатия на распределении продольных относительных деформаций. При этом мелкие локальные области деформации очагов начинают сливаться в области большего размера в необлученных и облученных образцах. Это явление характеризует изменение коэффициента деформационного упрочнения. На спекл-картинах эволюция распределений поперечных относительных деформаций сопровождается образованием в центральной части образца значительной по размером вытянутой области, которая направлена под углом 45 градусов к вертикальной оси образца. При этом на спекл-картинах распределений сдвиговых поперечных относительных деформаций наблюдается образование перед разрушением вытянутых очагов деформации вдоль оси образца. Также наблюдается образование очагов деформации со значительными значениями деформации на боковых гранях образца. Для установления влияния масштабного фактора образцов были выполнены исследования по растяжению (скорость деформации 1,25 мм/мин) силумина АК10М2Н на «малых» и «больших» образцах подвергнутых электронно-пучковой обработке по режимам 5-30 Дж/см^2, время импульса 50 мкс, по 3 образца для каждого режима. Проведя анализ полученных экспериментальных значений предела прочности, предела текучести, относительного остаточного удлинения и сужения при разрыве, можно констатировать, что максимальное увеличение предела прочности и относительного остаточного удлинения при разрыве «малых» образцов наблюдается при плотности энергии пучка электронов 25 Дж/см^2. Данные, полученные при разрушении «больших» образцов, говорят о том, что оптимальным режимом воздействия, приводящим к одновременному увеличению прочностных и пластических свойств, является режим с плотностью энергии пучка электронов 20 Дж/см^2. При данном режиме обработки увеличение предела прочности на разрыв составляет 61,72 МПа или 55,5%, увеличение относительного остаточного удлинения при разрыве равно 2,3%, что составляет 1,46 раза относительного остаточного удлинения при разрыве литого сплава. Сканирующий электронно-микроскопический анализ поверхности разрушения сплавов АК10М2Н и АК5М2 подвергнутых обработке электронным пучком в установленных оптимальных режимах, выявил формирование в образцах многослойной структуры, различающейся механизмами разрушения. Разрушение слоя, облученного импульсным электронным пучком, осуществляется путем перемещения микротрещин вдоль границы раздела ячеек кристаллизации, т.е. формируется интеркристаллитный (межзеренный) излом. При большем удалении от поверхности образца выявляется структура, формирующаяся при хрупком разрушении материала, подобная структуре, образующейся при разрушении силумина литого состояния. Анализ изменений элементного и фазового состава, дефектной субструктуры сплава АК5М2, облученного импульсным электронным пучком по режиму 50 Дж/см^2, 50 мкс говорит о формировании сравнительно тонкого поверхностного слоя, характеризующегося субмикро- нанокристаллической многофазной структурой, полученной в результате высокоскоростной кристаллизации. Распределение легирующих элементов в указанном слое является квазиоднородным. Поверхностный слой сплава, облученного импульсным электронным пучком, находится в упруго-напряженном состоянии. Однако несмотря на образование при облучении поверхности силумина АК5М2 импульсным электронным пучком субмикро- нанокристаллической структуры, пластические свойства материала при одноосном растяжении плоских образцов увеличиваются незначительно, что обусловлено формированием вдоль границ ячеек высокоскоростной кристаллизации протяженных прослоек второй фазы, инициирующих интеркристаллитное квазихрупкое разрушение. Облучение образцов силумина АК10М2Н импульсным электронным пучком (50 Дж/см^2, 200 мкс) сопровождается изменением фазового состава облученного слоя материала, а именно, методами рентгенофазового анализа не выявляется интерметаллидная фаза. Установлено (методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии), что в результате облучения в поверхностном слое толщиной до 100 мкм формируется структура высокоскоростной ячеистой кристаллизации. Растяжение образцов силумина АК10М2Н, облученных импульсным электронным пучком, сопровождается деформационным старением материала с выделением наноразмерных частиц второй фазы. Можно предположить, что одним из механизмов повышения прочности облученного силумина (относительно литого состояния) является дисперсионное твердение, обусловленное выделением наноразмерных включений второй фазы, являющихся препятствием для движущихся дислокаций. Методами рентгенофазового анализа установлено, что основными фазами в исходном состоянии сплава АК5М2 являются твердый раствор на основе алюминия, кремний и интерметаллиды одним из которых является фаза состава Si3N4. Определено, что облучение сплава АК5М2 импульсным электронным пучком по оптимальному режиму 50 Дж/см^2, 50 мкс, сопровождается растворением фазы состава Si3N4, снижением параметра кристаллической решетки фаз Al и Si. Результаты, полученные методами рентгенофазового анализа, дают основание заключить, что деформация силумина АК10М2Н в литом и в облученном импульсным электронным пучком состояниях развивается по различным сценариям. Деформация литых образцов сопровождается незначительным снижением относительного содержания в материале кремния и увеличением параметра кристаллической решетки твердого раствора на основе алюминия. Деформация силумина, предварительно облученного импульсным электронным пучком, сопровождается увеличением относительного содержания кремния и уменьшением параметра кристаллической решетки алюминия. Выполненный комплекс исследований позволил установить оптимальные режимы электронно-пучковой обработки позволяющие получать в поверхностном слое силуминов АК5М2 и АК10М2Н структуры, характеризующиеся повышенными механическими свойствами, а привлечение современных методов анализа структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры позволило дать качественное объяснение наблюдаемых изменений. Для сплава АК5М2 установлено, что оптимальным режимом модифицирования является режим 50 Дж/см^2, 50 мкс характеризующийся одновременным увеличением предела прочности на 22,4 % и относительного остаточного удлинения и сужения при разрыве на 44 % по сравнению с литым сплавом. Методами современно физического материаловедения установлено, что малое увеличение пластических свойств силумина АК5М2 при одноосном растяжении плоских образцов обусловлено формированием вдоль границ ячеек высокоскоростной кристаллизации протяженных прослоек второй фазы, инициирующих интеркристаллитное квазихрупкое разрушение. Наиболее благоприятным режимом, приводящему к максимальному, одновременно, увеличению прочностных и пластических свойств сплава АК10М2Н является режим 50 Дж/см^2, 200 мкс. Увеличение предела прочности составляет 75 % по сравнению с пределом прочности литого сплава. Относительное остаточное удлинение и сужение при разрыве увеличивается на 150%. На основе комплекса структурных исследований выдвинуто предположение, что одним из механизмов повышения прочности облученного силумина АК10М2Н, относительно литого состояния, является дисперсионное твердение, обусловленное выделением наноразмерных включений второй фазы, являющихся препятствием для движущихся дислокаций. По результатам выполнения второго этапа проекта опубликовано 3 монографии, 1 глава в монографии, 11 статей в изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection) или «Скопус» (Scopus), в том числе 2 в журналах входящих в Q1, 2 статьи в журналах из перечня рекомендованного ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук, зарегистрировано 4 объекта интеллектуальной собственности, результаты работы были представлены на 5 международных конференциях и освещены средствами массовой информации шесть раз. Соисполнитель проекта Устинов Артем Михайлович в ноябре 2020 году защитил кандидатскую диссертацию.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Изготовлены образцы из сплава АК5М2 размерами 20х20х10 мм и подготовлены к нанесению композиционного покрытия системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка». Формирование композитного покрытия производили на автоматизированной вакуумной ионно-плазменной установке «КВИНТА». Напыление производилось при следующих параметрах: ток дугового испарителя Iд = 80 А (ток электродинамической стойкости), Iп = 20 А (пусковой ток), Iн = 135 А (номинальный ток), Uсм =35 В, р = 0,3 Па, t = 10 мин.; Электронно-пучковую обработку (ЭПО), полученных композиционных покрытий системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка, проводили по пяти режимам, отличающимся плотностью энергии пучка: энергия ускоренных электронов 17 кэВ, плотность энергии пучка электронов Es (10, 20, 30, 40 и 50) Дж/см^2, длительность импульсов 200 мкс, количество импульсов 3, частота следования импульсов 0,3 с^-1; Установлено, что основными фазами в исходном состоянии сплава АК5М2 являются твердый раствор на основе алюминия, кремний и интерметаллиды. ЭПО сплава АК5М2 сопровождается изменением параметра кристаллической решетки фазы Al и достигает минимума при Es = 30 Дж/см^2 (4,044 Å). Параметр кристаллической решетки фазы Si при Es =10 Дж/см^2, превышает параметр кристаллической решетки фазы Si исходного состояния (5,4391 Å). При Es = 50 Дж/см^2 параметр кристаллической решетки достигает минимума 5,4391 Å. После ЭПО композиционных покрытий системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» были обнаружены следующие фазы: по режиму 10 Дж/см^2 (Al, Si и Ti); 20 Дж/см^2 (Al, Ti и фаза Al3Ti); 30 Дж/см^2 (Al и Al3Ti); 40 Дж/см^2 (Al); 50 Дж/см^2 (Al и Al3Ti, а также фаза CuO). Для фаз Al и Al3Ti, методами рентгенофазового анализа были определены параметры кристаллической решетки сплава АК5М2 поверхностно модифицированного Ti с последующим ЭПО. Установлено, что при применении ЭПО параметр кристаллической решетки Al ниже, чем у исходного состояния независимо от режима обработки. Наименьший размер постоянной решетки выявлен при 30 Дж/см^2, и составляет, а = 4,0392 Å. Параметр кристаллической решетки фазы Al3Ti выявляется только в трех из пяти режимов обработки (20, 30 и 50 Дж/см^2). Обнаружено, что при увеличении плотности энергии пучка электронов параметр кристаллической решетки уменьшается. Методами сканирующей и просвечивающей дифракционной электронной микроскопии исследовали элементный и фазовый состав, дефектную субструктуру образцов системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка», подвергнутых ЭПО. Установлено, что при увеличении Es, структура образца становится более однородной. Увеличение Es до (30-50) Дж/см^2 приводит к равномерному плавлению поверхностного слоя силумина, о чем свидетельствует формирование структуры высокоскоростной ячеистой кристаллизации. Установлено, что напыление пленки Ti сопровождается формированием многослойной системы: пленка Ti (слой 1), переходный слой (слой 2), плавно переходящий в слой Al (подложка, слой 3). Обработка системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» электронным пучком при Es равном 10 Дж/см^2 и 20 Дж/см^2 не приводит к разрушению пленки Ti. Пленка Ti сохраняет нанокристаллическую столбчатую структуру. Размеры кристаллитов составляют (4,5-7) нм при Es = 10 Дж/см^2 и (10-13) нм при Es = 20 Дж/см^2. После ЭПО наблюдается преобразование прилегающего к пленке Ti подслоя силумина. При Es = 10 Дж/см^2 формируется двойной переходный слой. Размер зерен первого подслоя, прилегающего к пленке Ti, составляет (50-70) нм; размер зерен второго подслоя – (300-350) нм. При Es = 20 Дж/см^2 размер зерен переходного слоя существенно увеличивается и изменяется в пределах (0,3-0,7) мкм. ЭПО системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» при Es = (30-50) Дж/см^2 приводит к высокоскоростному плавлению поверхностного слоя, толщина которого увеличивается от ≈70 мкм до 160 мкм при увеличении Es от 30 Дж/см^2 до 50 Дж/см^2. Количественный элементный анализ показывает, что относительное содержание Ti в поверхностном слое силумина при Es = 30 Дж/см^2 достигает ≈3 масс. % и существенно снижается при большей плотности энергии пучка электронов. Для проведения механических испытаний были изготовлены образцы из сплава АК5М2, в форме пропорциональных лопаток размерами: толщина 2,48 мм; ширина 9,1 мм; длина рабочей части 15,0 мм. На образцы сплава АК5М2 напыляли пленку Ti толщиной (0,5-1) мкм с помощью дугового испарителя. Механические испытания сплава АК5М2 поверхностно модифицированного Ti, осуществляли путем одноосного растяжения образцов на испытательной машине «INSTRON 3386» с постоянной скоростью 1,25 мм/мин. Одноосному растяжению подвергались образцы сплава АК5М2 в литом состоянии, сплав АК5М2 поверхностно модифицированный Ti и сплав АК5М2 поверхностно модифицированный Ti с последующим облучением электронным пучком, по 5 режимам. Установлено, что предел прочности на разрыв для образцов сплава АК5М2 в литом состоянии составляет 118 МПа. Нанесение композиционного покрытия системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» позволяет увеличить данный параметр на 31,2 % (до 155,3 МПа). ЭПО поверхности материала с Es равной 20 и 40 Дж/см^2 приводит к снижению предела прочности облученных образцов на 8,4 % и 5 % соответственно. Предположительно, снижение пределов прочности материала связано с разупрочнением материала под влиянием энергетического воздействия. ЭПО влияет на процесс разупрочнения, посредством перераспределения точечных дефектов и дислокаций в сплаве, образующихся при пластической деформации образцов. При ЭПО (10, 30 и 50 Дж/см^2) системы «пленка (Ti)/ (АК5М2) подложка» выявляется рост предела прочности по сравнению с материалом в литом состоянии (10 Дж/см^2 – 16,5%; 30 Дж/см^2 – 18,8%; 50 Дж/см^2 – 11,5%). На основании проведенных испытаний образцов системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» выявлен оптимальный режим электронно-пучковой обработки: энергия ускоренных электронов U = 17 кэВ, плотность энергии пучка электронов Es = 30 Дж/см^2, длительность импульсов τ = 200 мкс, количество импульсов n = 3, частота следования импульсов f = 0,3 с^-1; давление остаточного газа (аргон) в рабочей камере установки p = 2·10^-2 Па, приводящий к формированию в поверхностном слое силумина структуры, характеризующейся повышенными механическими свойствами, выявленными при одноосном растяжении образцов. Установлено, что независимо от состояния образца в изломе присутствуют области материала, разрушенные и по вязкому механизму, и хрупко. ЭПО (30 Дж/см^2) системы «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» приводит к формированию протяженного поверхностного слоя толщиной до 70 мкм, разрушение которого протекает исключительно по вязкому механизму. Показано, что формирование микротрещин, приводящих к последующему разрушению образцов протекает в первую очередь в подповерхностном слое, расположенном на границе раздела слоев. Установлено, что после испытаний на растяжение основной фазой сплава в литом состоянии является твердый раствор на основе алюминия, содержание которого слабо зависит от ЭПО. Параметр кристаллической решетки Al в литом состоянии равен 4,0433 Ǻ, после растяжения сплава с напыленной пленкой Ti и последующим ЭПО при Es = 30 Дж/см^2 приводит к увеличению параметра кристаллической решетки Al. Содержание кремния в поверхностном слое сплава после растяжения сплава с напыленной пленкой Ti и последующим ЭПО снижается в 4 раза. Существенным образом изменяются микроискажения кристаллической решетки фаз Al и Si. После растяжения сплава с системой «пленка (Ti) / (АК5М2) подложка» и последующим ЭПО микроскажения кристаллической решетки фазы Al уменьшаются в 2 раза, а фазы Si в 3,25 Показано, что размер области когерентного рассеяния (ОКР) в сплаве АК5М2 с системой «пленка (Ti)/(АК5М2) подложка» после растяжения и последующим ЭПО с Es = 30 Дж/см^2 приводит к уменьшению ОКР в 1,4 раза. Для фазы Si размер ОКР меняется незначительно. Опубликовано 15 научных работ, в том числе в международных базах данных Scopus/WoS - 5 статей, 2 из них входят в первый квартиль (Q1) в международном рейтинге периодических научных изданий. Получен патент на изобретение и зарегистрированы 3 базы данных. Результаты работ апробированы на 5 международных конференциях, проводившихся на территории РФ.