Burkov A.A. et. al. 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 85 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Улучшение антикоррозионных и триботехнических свойств сплава Ti6Al4V осаждением электроискровых Ti-Al-Si-C покрытий Александр Бурков a, * , Сергей Пячин b , Нурия Власова c , Иван Астапов d , Мария Кулик e Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН, ул. Тихоокеанская, 153, г. Хабаровск, 680042, Россия a https://orcid.org/0000-0002-5636-4669, burkovalex@mail.ru , b https://orcid.org/0000-0003-0589-0279, pyachin@mail.ru , c https://orcid.org/0000-0003-0198-0912, vlasova64@yandex.ru , d https://orcid.org/0000-0003-2919-2520, immaterial_khv@mail.ru e https://orcid.org/0000-0002-4857-1887, marijka80@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 3 с. 85–96 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-85-96 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Титановый сплав Ti6Al4V широко исполь- зуется в авиационной промышленности благо- даря своей высокой пластичности, малой плот- ности и высокой механической прочности, что ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.762; 537.523.4 История статьи : Поступила: 21 мая 2018 Рецензирование: 26 июня 2018 Принята к печати: 05 июля 2018 Доступно онлайн: 15 сентября 2018 Ключевые слова : Титановый сплав Покрытие Электроискровое легирование Алюминид титана Карбид кремния Износостойкость Жаростойкость АННОТАЦИЯ Актуальность. Титановый сплав Ti6Al4V широко используется в аэрокосмической и медицинской от- раслях промышленности благодаря высокой удельной прочности, пластичности и коррозионной устойчиво- сти. Однако использование сплава Ti6Al4V в некоторых важных конструкционных элементах ограничено из-за его сравнительно низкой жаростойкости и высокой вязкости при изнашивании. Цель работы: иссле- дование повышения сопротивляемости титанового сплава Ti6Al4V к воздействию высоких температур и из- носу при сухом скольжении посредством нанесения композиционных Ti-Al-Si-C защитных слоев. В работе исследованы покрытия, полученные методом электроискрового легирования с использованием электродов- анодов, изготовленных в форме стержней путем спекания порошков алюминида титана Ti 3 Al с 5…15 вес.% добавками карбида кремния SiC. Методы исследования. Фазовый состав покрытий изучали методом рент- геновского дифракционного анализа. Коррозионные испытания покрытий включали в себя исследование жа- ростойкости при температуре 900 °С в течение ~62 часов и потенциодинамические тесты в 3,5 %-м растворе NaCl; микротвердость осажденных слоев определялась индентированием по методу Виккерса при нагрузке 0,5 Н. Износоустойчивость и коэффициент трения покрытий определяли в режиме сухого скольжения от- носительно быстрорежущей стали Р6М5 при скорости 12 м/с и нагрузке 25 Н. Результаты и обсуждение. Электродные материалы помимо интерметаллида Ti 3 Al содержали карбид титана TiС, силицид титана TiSi 2 и комплексный карбид Ti 4 Al 2 C 2 . Согласно анализу кинетических кривых массопереноса оптимальное время осаждения электроискровых Ti-Al-Si-C покрытий на сплав Ti6Al4V составляет 4 мин/см 2 . Установлено, что в основу покрытий входят интерметаллиды Ti 3 Al и TiAl. Кроме того, в их составе имеются карбид TiC и силицид титана Ti 5 Si 3 , содержание которых увеличивается с ростом концентрации добавки SiC в исходном составе порошковой смеси. Жаростойкость сплава Ti6Al4V с композиционным покрытием, полученным из Ti 3 Al с добавкой 5 вес.% карбида кремния, была в 2,7 раза выше, чем без покрытия. По результатам потенци- одинамических испытаний был сделан вывод о том, что наилучшими антикоррозионными характеристиками обладает покрытие из Ti 3 Al с 15 вес.% добавкой SiC. Данное покрытие позволяет понизить скорость износа титанового сплава Ti6Al4V с 1,9 ∙ 10 -4 до 1,2 ∙ 10 –6 мм 3 /(Нм). Твердость покрытий находилась в диапазоне 10…22 ГПа. Для цитирования: Улучшение антикоррозионных и триботехнических свойств сплава Ti6Al4V осаждением электроискровых Ti-Al-Si-C покрытий / А.А. Бурков, С.А. Пячин, Н.М. Власова, И.А. Астапов, М.А. Кулик // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 85–96. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-85-96. ______ *Адрес для переписки Бурков Александр Анатольевич , к.ф.-м.н., с.н.с. Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН, ул. Тихоокеанская, 153, 680042, г. Хабаровск, Россия Тел.: +79141618954 , e-mail: burkovalex@mail.ru обеспечивает большую маневренность, высо- кую надежность и долговечность летательных аппаратов [2]. На его долю приходится более 50 % всего мирового рынка титана [1]. Однако использование данного сплава в некоторых важ- ных конструкционных элементах ограничено из-за его сравнительно низкой жаростойкости [3] и плохой износостойкости [4]. Поэтому од- ной из актуальных проблем является улучшение свойств сплава Ti6Al4V методами модифициру- ющей поверхностной обработки [5–16]. Поверх-