Microstructural changes in magnesium alloy Mg-Zn-REE after irradiation with nanosecond laser pulses

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents the results of studies of the structure and composition of the surface and near-surface layers of the Mg–Y–Zn–Nd–Yb–Zr alloy system with a long-period phase after irradiation with nanosecond laser pulses using electron microscopy and energy-dispersive X-ray microanalysis. It is shown that in a two-phase alloy, a layer of nanocrystalline MgO with a thickness from 5 nm to hundreds of nm is formed on the surface in the α-Mg matrix region. A recrystallized layer of columnar crystallites with a thickness of about 1 μm and a lateral size of 0.2–1 μm with inclusions of cubic MgO is formed under it. In the area of the intermetallic compound (phase Mg12YZn–REE type 18R), a three-layer amorphous-crystalline structure is formed: an amorphous layer 15–20 nm thick on the surface, under it a crystalline layer of columnar crystallites 0.1–0.3 μm thick and with lateral dimensions of 0.1–0.5 μm, then an amorphous layer of intermetallic compound about 1 μm thick.

About the authors

A. L. Vasiliev

National Research Center “Kurchatov Institute”; Togliatti State University; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Togliatti; Dolgoprudny

M. M. Krishtal

Togliatti State University

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Togliatti

Y. V. Grigoriev

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. V. Polunin

Togliatti State University

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Togliatti

A. O. Rodin

National University of Science and Technology MISIS

Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Moscow

Y. R. Kolobov

Togliatti State University; Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: a.vasiliev56@gmail.com
Russian Federation, Togliatti; Chernogolovka, Moscow Region

References

  1. Фролов К.В. Машиностроение: энциклопедия. Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. М.: Машиностроение, 2001. 879 c.
  2. Альтман М.Б., Антипова А.П., Блохина А.П. и др. Металловедение магния и его сплавов. Области применения. М.: Металлургия, 1978. Т. 2. 237 c.
  3. Петров А.А., Сперанский К.А. // Тр. ВИАМ. 2021. № 10 (104). С. 12. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-10-12-27
  4. Мостяев И.В. // Тр. ВИАМ. 2015. № 7. С. 8. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2015-0-7-3-3
  5. Фролов А.В., Мухина И.Ю., Леонов А. А. и др. // Тр. ВИАМ. 2016. № 3 (39). С. 23. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-3-3-3
  6. Поповски Ю., Папиров И.И., Шокуров В.С. и др. Патент RU2418878C2. Магниевый сплав с улучшенным сочетанием механических и коррозионных характеристик. 2010.
  7. Лукьянова Е.А. Дис. “Исследование магниевых сплавов с редкоземельными металлами для создания новых легких конструкционных материалов”… канд. тех. наук. М.: ИМЕТ РАН, 2014.
  8. Arun K.S., Rajesh R.J., Jithu K.G. et al. // J. Mater. Eng. Perform. 2022. V. 32. P. 2840. https://doi.org/10.1007/s11665-022-07213-5
  9. Jiang P., Blawert C., Zheludkevich M.L. // Corros. Mater. Degrad. 2020. V. 1. P. 92. https://doi.org/10.3390/cmd1010007
  10. Yamasaki M., Hayashi N., Izumi S., Kawamura Y. // Corrosion Sci. 2009. V. 49. P. 255. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.05.017
  11. Wan D., Sun Y., Xue Y. et al. // China Foundry. 2024. V. 21. № 11. P. 634. https://doi.org/10.1007/s41230-024-3174-y
  12. Abdel Gawad M., Usman C.A., Shunmugasamy V.C. et al. // J. Magnes. Alloy. 2022. V. 10. № 6. P. 1542. https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.11.025
  13. Li C.Q., Xu D.K., Zeng Z.R. et al. // Mater. Des. 2017. V. 121. P. 430. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.02.078
  14. Pałgan D., Dobkowska A., Zielińska A. et al. // Crystals. 2022. V. 12. P. 1723. https://doi.org/10.3390/cryst12121723
  15. Wang Y., Zhang Y., Wang P. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2020. V. 9. № 3. P. 7087. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.05.048
  16. Zhang S., Jiang J., Zou X. et al. // Front. Chem. 2022. V. 10. P. 1. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.999630
  17. Wu S., Huang J., Fang J. et al. // Surf. Coat. Technol. 2023. V. 470. Р. 129870. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129870
  18. Li L., Yan D., Zou T. et al. // J. Alloys Compd. 2024. V. 1004. P. 175728. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175728
  19. Божко С.А., Манохин С.С., Колобова Е.Г., Колобов Ю.Р. Патент RU 2691154 C1. Способ формирования коррозионно-устойчивого слоя на поверхности магниевых деформируемых сплавов. 11.06.2019.
  20. Cheretaeva A.O., Glukhov P.A., Shafeev M.R. et al. // Chimica Techno Acta. 2023. V. 10. № 2. 202310212. https://doi.org/10.15826/chimtech.2023.10.2.12
  21. Schimmel H.G., Huot J., Chapon L.C. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. № 41. P. 14348. https://doi.org/10.1021/ja051508a
  22. Tsirel'son V.G., Avilov A.S., Abramov et al. // Acta Cryst. B. 1998. V. 54. P. 8. https://doi.org/10.1107/S0108768197008963
  23. Itoi T., Seimiya T., Kawamura Y., Hirohashi M. // Scripta Mater. 2004. V. 51. № 2. Р. 107. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2004.04.003
  24. Петров А.А., Сперанский К.А. // Тр. ВИАМ. 2021. № 11 (105). С. 12. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-11-12-24
  25. Li X.Y., Guo Y.F., Mao Y. et al. // Int. J. Plast. 2022. V. 158. P. 103437. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103437
  26. Zhao S., Xu Y., Lin X. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 18. P. 461. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.02.066
  27. Malik A., Yangwei W., Huanwu C. et al. // Vacuum. 2019. V. 168. P. 108810. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.108810
  28. Malik A., Yangwei W., Huanwu C. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2019. V. 8. P. 3475. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.06.018
  29. Busk R.S. // JOM. 1950. V. 2. P. 1460. https://doi.org/10.1007/BF03399173

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Note

In the print version, the article was published under the DOI: 10.31857/S0023476125040215


Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).