Bataev I.A. et al. 2017 no. 1(74)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (74) 2017 56 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ периментальных данных свидетельствует о том, что толщина зон, подвергнутых переплаву элек- тронным лучом, составляет примерно 2 мм. Свойства поверхностных слоев зависят от содержания алюминия и титана в порошко- вой смеси, которые, в свою очередь, определя- ют фазовый состав наплавленных материалов. В исходном состоянии микротвердость титана ВТ1-0 составила ~ 200 HV. Легирование алю- минием позволило резко повысить уровень его прочностных свойств. Максимальный уро- вень микротвердости (~ 540…610 HV) зафик- сирован при изучении образцов Ti-Al (25/25) и Ti-Al (32/20). Данные рентгенофазового ана- лиза свидетельствуют о том, что такой уровень свойств обеспечивается присутствием в сплавах алюминида титана Ti 3 Al. Микротвердость спла- ва Ti-Al (51/5), структуру которого представляет твердый раствор алюминия в решетке α-титана, по сравнению с другими полученными в работе материалами минимальна (350-400 HV). Образ- цы типа Ti-Al(32/20) и Ti-Al(38/15) характери- зуются как промежуточные между указанными значениями микротвердости. На рис. 7 показаны результаты испытаний наплавленных материалов на износостойкость в условиях воздействия закрепленных абразив- ных частиц. Анализ экспериментальных дан- ных позволяет сделать вывод о наличии тесной корреляции между показателями относительной износостойкости и уровнем микротвердости анализируемых материалов. Наиболее твердые материалы Ti-Al(25/25) и Ti-Al(32/20) харак- теризуются максимальной износостойкостью. Относительная износостойкость этих сплавов примерно в 2,5 раза выше по сравнению с тех- нически чистым титаном ВТ1-0. Минимальный уровень износостойкости зафиксирован при ис- пытаниях образца Ti-Al(51/5), характеризующе- гося структурой α-Ti и наиболее низкими значе- ниями твердости. Одним из качеств, характерных для титана и ограничивающих его применение как мате- риала конструкционного назначения, является высокий уровень коэффициента трения в усло- виях трения скольжения. В соответствии с экс- периментальными данными даже в присутствии смазки коэффициент трения образцов из сплава ВТ1-0 составляет 0,32…0,36. Проведенные три- ботехнические испытания свидетельствуют о существенном улучшении свойств сплавов, ле- гированных алюминием. В табл. 2 приведены значения коэффициентов трения для четырех материалов при их испытаниях в присутствии смазки. Анализ представленных данных позво- ляет сделать вывод о том, что лучшими свойства- ми обладают образцы из сплава Ti-Al(10/35). По сравнению с технически чистым титаном коэф- фициент трения этого материала в 34 раза ниже. Представленные в таблице количественные показатели антифрикционных свойств хорошо согласуются с данными, полученными при ис- следовании топографии изношенных в процес- се трения образцов (рис. 8). Для поверхностей трения на образцах из титана ВТ1-0 характерны такие особенности, как присутствие глубоких бороздок, задиров, наплывов металла, каверн (рис. 8, а ). Возникновение дефектов этого типа обусловлено малой толщиной окислов на тита- новых заготовках, проявлением эффекта микро- сварки в холодном состоянии, схватыванием взаимодействующих в процессе трения тел. По- верхности изнашивания образцов, легирован- Рис. 7. Относительная износостой- кость материалов в условиях трения о закрепленные частицы абразива Т а б л и ц а 2 Коэффициент трения материалов при испытаниях в присутствии смазки Материал ВТ1-0 Ti-Al (10/35) Ti-Al (25/25) Ti-Al (32/20) 0,32…0,36 0,08…0,13 0,20…0,25 0,28…0,29