Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 117 MATERIAL SCIENCE Введение В последние десятилетия многие актуаль- ные задачи современного материаловедения успешно решаются при реализации процессов, основанных на применении плазмы, лазерно- го и электронного луча. Изменение комплекса свойств поверхностных слоев титановых спла- вов обусловлено преобразованиями структуры, формированием в них высокопрочных частиц, в том числе карбидов, боридов и частиц иной при- роды. Для решения многих задач, связанных с мо- дификацией структуры поверхностных слоев материалов, специалисты широко используют плазменные технологии. Разработаны плазмен- ные покрытия, характеризующиеся повышен- ной прочностью, износостойкостью в различ- ных условиях внешнего воздействия. Однако во многих случаях формируемые покрытия облада- ют высокой пористостью и низким уровнем ад- гезионных свойств. Модифицирование плазменными технологи- ями поверхностных слоев на заготовках из ти- танового сплава достаточно редко [1–5]. Лишь в некоторых случаях цели поверхностной обра- ботки связаны с повышением триботехнических свойств титана [4–6]. Результатом обработки плазменными технологиями титанового сплава, представленным в патенте [7], является увеличе- ние уровня твердости в 1,3…1,4 раза и снижение коэффициента трения в 1,5...2,1 раза. Обработка лазерным лучом позволяет сфор- мировать высокопрочные слои, обеспечиваю- щие повышение износостойкости, усталостной и контактно-усталостной долговечности метал- лических материалов [8–14]. В то же время сле- дует учитывать ограничения, характерные для этих процессов. Известно, что металлические заготовки с гладкой поверхностью поглощают лишь 3...7 % лазерного излучения. Толщина по- Для цитирования: Поверхностное упрочнение сплава ВТ1-0 с использованием технологии вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых смесей / О.Г. Ленивцева, А.О. Токарев, И.К. Чакин, С.В. Буров, Ю.В. Худорожкова // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 116–129. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-116-129. ______ *Адрес для переписки Буров Сергей Владимирович, к.т.н., Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук ул. Комсомольская, 34, 620049, г. Екатеринбург, Россия Тел.: 8 (343) 362-30-17, e-mail: burchitai@mail.ru крытий, получаемых методом лазерного оплав- ления, достигает 1 мм. Авторами работы [8] описаны особенности наплавки порошков B 4 C и C в среде азота на титановый сплав Ti-6Al-4V (аналог российско- го ВТ6). Результаты исследований свидетель- ствуют о формировании поверхностных сло- ев толщиной ~0,8 мм с твердостью до 1060… 1358 HV . Особенности упрочнения титаново- го сплава Ti-6Al-4V частицами TiC 0.3 N 0.7 и TiB отражены в работе [9]. При необходимости формирования поверх- ностно упрочненных слоев толщиной до 3 мм с высокой производительностью обращаются к технологии вневакуумной электронно-луче- вой наплавки порошковых смесей. Проведена экспериментальная оценка возможностей обра- ботки сплавов на основе титана. Подробно из- учены слои, сформированные при наплавке по- рошковых смесей Mo–WC, графит–Si, SiC и TiC [15–17]. По данным литературных исследований в процессах вневакуумной электронно-лучевой обработки порошковых соединений TiB 2 и B 4 C применялись лишь при наплавке на заготовки из сплава Ti-6Al-4V [18–21]. Kwang Jun Euh с соавторами [18] отмечают, что в результате электронно-лучевой наплавки в воздушной среде порошков диборида титана и борида молибдена были получены поверхност- но-легированные слои толщиной 1,5 мм, пока- затели твердости и износостойкости которых в 2…3 раза выше по сравнению с основным ма- териалом. В соответствии с экспериментальны- ми данными, представленными в работе [19], результатом наплавки порошковой смеси (Ti + TiB 2 + B 4 C) на титановый сплав Ti-6Al-4V является рост износостойкости материала в диа- пазоне от 6 до 9 раз. Цель работы заключалась в изучении воз- можности применения технологии вневакуум- ной электронно-лучевой наплавки порошковых