Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 66 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 1. Структура поверхностных слоев титана, полученных мето- дом вневакуумной электронно-лучевой наплавки смеси порошков титана и 20 % вес. карбида бора ( а–в ) и смеси порошков титана и 12 % вес. карбида бора ( г ): а – ток пучка 22 мА; б , г – ток пучка 23 мА; в – ток пучка 24 мА а б в г ние тока пучка электронов в процессе наплавки на 1 мА способствует увеличению толщины сло- ев на 0,2 мм. Толщина слоя, полученного при на- плавке 48 % титана и 12 % карбида бора, состав- ляет 2,6 мм. В слоях, полученных при наплавке 20 % вес. карбида бора, были обнаружены тре- щины (рис. 1, а–в ). Одной из причин распро- странения трещин является возникновение в процессе ускоренной кристаллизации растяги- вающих напряжений. Вторая причина данного явления – хрупкие выделения боридов титана, объемная доля которых состав- ляет ~25 %. Суммарная объемная доля карбидов и боридов титана в наплавлен- ных слоях, полученных при наплавке 20 % вес. B 4 C, составляет 37…40 %. Повышение тока пучка до 24 мА при- водит к формированию неоднородной структуры наплавленного слоя (рис. 1, в ). В структуре данного образца присут- ствуют участки с высоким содержани- ем упрочняющих фаз (до 55 % об.). Для данных зон характерно скопление мелко- дисперсных частиц и появление трещин. Рядом с этими участками присут- ствуют области доэвтектического состава, где не происходило выделе- ния первичных кристаллов боридов и карбидов титана (объемная доля упрочняющих фаз ~20 %). В процессе взаимодействия электронов с образцом выделяется большое количество тепла, которое приводит к плавлению наплавочной смеси и материала основы. При этом частицы карбида бора растворяют- ся в ванне расплава. В соответствии с диаграммой состояния системы Ti-C-B в богатых титаном сплавах этой системы возможно появление фаз TiB и TiC. Эти фазы могут по- являться как в виде крупных первич- ных кристаллов, так и в виде мелко- дисперсной эвтектики (рис. 1 и 2). Из рис. 1, в видно, что в связи с кратковременностью процесса на- плавки полного растворения частиц B 4 C может не произойти. В возника- ющей ванне расплава частицы кар- бида бора являются центрами кри- сталлизации, это наглядно видно на рис. 2, а . Учитывая высокие скорости нагрева и охлаждения, не все частицы карбида бора успе- вают прореагировать с жидким титаном. В ниж- ней зоне покрытий, полученных при наплавке 20 % вес. карбида бора, обнаружены скопления нерастворившихся частиц карбида бора (рис. 1, в ; 2, в ). Данные EDX анализа показали, что в со- ставе частиц зафиксированы только бор и угле- род (рис. 2, в ). Снижение концентрации карбида бора в исходной порошковой насыпке на 8 % вес. Рис. 2. Растровая электронная микроскопия наплавленных слоев ( а , б ) и EDX-анализ частиц карбида бора ( в )