Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 118 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ смесей, содержащих карбид бора, для поверх- ностного упрочнения заготовок из технически чистого титана. Задачей являлось установление зависимо- сти сформированных структур в поверхност- ных слоях титанового сплава ВТ1-0 методом электронно-лучевой обработки в воздушной ат- мосфере с механическими и триботехническими свойствами полученных материалов. Методика исследований Для обработки методом вневакуумной элек- тронно-лучевой наплавки применялись плоские заготовки из технически чистого титана ВТ1-0 размером 100×50×12 мм. В качестве наплавоч- ных материалов применялись порошковые сме- си, в состав которых входили 10, 20, 30 вес. % карбида бора (средний размер частиц ~ 20 мкм) и 40, 30, 20 вес. % титана (средний размер ча- стиц ~ 100 мкм). С целью защиты расплава от кислорода воздуха в порошковую смесь добав- ляли 40 вес. % CaF 2 и 10 вес. % LiF. При выполнении экспериментов было ре- ализовано три режима наплавки (табл. 1). Изменяемымпараметром являлась концентрация наплавляемого порошка карбида бора (10, 20, 30 вес. %). Вневакуумную электронно-лучевую наплав- ку осуществляли с использованием промышлен- ного ускорителя электронов ЭЛВ-6 в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (г. Но- восибирск) [22]. Разработанная специалистами Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Составы порошковых смесей и режимы обработки Compositions of powder mixtures and treatment regimes Номер режима/ Mode number Маркировка образца/ Sample designation Состав наплавочной смеси, % (вес.)/ Com- position of the surfacing mixture, % (wt.) Ток пучка, мА/ Beam current, mA Скорость перемещения образца, мм/с/ Speed of sample movement, mm/s Плотность насыпки, г/см 2 / Density of pow- der mixtures, g/cm 2 1 “Ti-10B 4 C» Ti + B 4 C + CaF 2 +LiF (40 + 10 + 40 + 10) 28 25 0,2 2 “Ti-20B 4 C» Ti + B 4 C + CaF 2 +LiF (30 + 20 + 40 + 10) 3 “Ti-30B 4 C» Ti + B 4 C + CaF 2 +LiF (20 + 30 + 40 + 10) трехступенчатая система откачки воздуха по- зволяла выводить сформированный в колонне электронный пучок в воздушную среду и кон- тролировать их положение в атмосфере [23]. Обработка металлических материалов электрон- ным лучом накладывала определенные требо- вания, в том числе необходимость применения дорогостоящих вакуумных камер. Возможность выводить высококонцентрированный пучок электронов в воздушную атмосферу позволи- ла снять данные ограничения [22]. Основными достоинствами ускорителя электронов ЭЛВ-6 являются высокий коэффициент полезного дей- ствия установки, малое рассеивание энергии, высокая производительность, возможность фор- мирования поверхностно-легированных слоев повышенной толщины. Дополнительные пара- метры, характеризующие особенности наплавки порошковых смесей, приведены в табл. 2. Металлографические исследования прово- дились на микроскопе Carl Zeiss Axio Observer Z 1 m . Для определения элементного состава ча- стиц различных фаз материала использовался микрорентгеноспектральный анализатор типа X - ACT ( Oxford Instruments ). Оценка объемной доли и морфологии упрочняющих частиц осу- ществлялась на нетравленых шлифах с исполь- зованием программного приложения Image J . Фазовый анализ покрытий был проведен на дифрактометре ARL X’TRA с использованием Cu K α-излучения. Дифракционные картины ре- гистрировались в шаговом режиме с интервалом