Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 65 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ резки на установке OMAX 5555 JetMachining Center. В качестве наплавочной смеси использова- лись порошки титана (производства OOO Хим- мет , г. Гатчина) и карбида бора марки М20 (ООО ИПК ЮМЭКС, г. Уфа). Концентрации карбида бора в порошковой насыпке в образцах, получен- ных по режимам 1, 2, 3, составляла 20 % вес., для образца 4 – 12 % вес. (см. таблицу). Для защиты расплава от воздействия воздушной атмосферы использовались сварочные флюсы (30 % вес. CaF 2 и 10 % вес. LiF). Перед нанесением порош- ковой смеси на поверхность титановой заготов- ки порошки просушивались в печи для удаления влаги при температуре 150…200 °С и равномер- но перемешивались между собой. Плотность порошковой насыпки составляла 0,33 г/см 3 . Электронно-лучевая обработка материалов осуществлялась в Институте ядерной физики Состав наплавляемой смеси и режимы наплавки Номер режима 1 2 3 4 Состав наплавляемой смеси, % вес. 40Ti + 20B 4 C + + 30CaF 2 + 10LiF 48Ti + 12B 4 C + + 30CaF 2 + 10LiF Скорость перемещения образцов, мм/c 10 Частота сканирования, Гц 50 Расстояние от выпускного окна до заготовки, мм 90 Энергия электронов, МэВ 1,4 Ток пучка, мА 22 23 24 23 им. Г.И. Будкера СО РАН (г. Новосибирск). Схе- ма промышленного ускорителя электронов при- ведена в работах [28, 29]. Параметры обработки (см. таблицу) выбира- лись таким образом, чтобы наплавляемые мате- риалы успели раствориться и равномерно рас- пределиться в ванне расплава. Для анализа структуры наплавленных слоев были подготовлены поперечные шлифы. Харак- тер распределения и размеры частиц упрочняю- щих фаз исследовались на нетравленых шлифах с использованием оптического микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m и программы ImageJ. Микроструктура титановой матрицы выявля- лась химическим травлением раствором Кролла (H 2 O – 18,4 мл, HNO 3 – 1,2 мл и HF – 0,4 мл). Особенности микроструктуры изучались на рас- тровом электронном микроскопе Carl Zeis EVO 50 XVP. Распределение микротвердости по глубине наплавленного слоя оценивалось с использова- нием микротвердомера Wolpert Group 402MVD. Каждая точка на представленных в работе графи- ках получена на основании пяти измерений. На- грузка на алмазный индентор составляла 0,98 Н. Фазовый состав слоев оценивался с использова- нием дифрактометра ARL X`TRA. Дифракцион- ные картины были получены в Cu Kα-излучении в пошаговом режиме с шагом 0,05 град. и време- нем накопления 5 c на точку. Триботехнические испытания материалов, полученных при электронно-лучевой наплавке, проводились в соответствии с ГОСТ 23.208–79 в условиях воздействия нежестко закрепленных абразивных частиц. Для испытаний была ис- пользована схема, приведенная в работе [30], и были подготовлены плоские образцы размером 50 × 25 × 10 мм. Нагрузка на образцы составля- ла 44 Н, общее время испытаний 100 с, скорость вращения резинового ролика 60 об/мин. Степень износа оценивалась по потере веса образца. Об- щая длина пути трения составила 942,5 м. После изнашивания поверхность образцов исследова- лась на растровом электронном микроскопе. Результаты и обсуждение Структурные исследования, проведенные на оптическом микроскопе, показали, что в процес- се наплавки смеси порошков титана с карбидом бора при токе пучка 22 мА на поверхности тита- новых заготовок формируются слои толщиной 3 мм с градиентным строением (рис. 1, а ). Повыше-