Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 121 MATERIAL SCIENCE порядка до ~ 10 мкм (рис. 2, а ). Объемная доля упрочняющих фаз в покрытии «Ti-10B 4 C» с уче- том мелкодисперсных эвтектических частиц со- ставляет 20 %. Следует отметить, что даже при минимальном содержании в исходной смеси по- рошка карбида бора (10 вес. %) в наплавленных электронным лучом покрытиях зафиксированы нерастворившиеся частицы B 4 C (рис. 3). Рис. 3. Электронно-микроскопическое изобра- жение частиц карбида бора, нерастворившихся при оплавлении электронным лучом сплава “Ti-20B 4 C” Fig. 3. Electron microscopical image of boron car- bide particles that are insoluble upon electron-beam cladding of “Ti-20B 4 C” alloy Дальнейшее повышение концентрации кар- бида бора в исходной порошковой смеси при- водит к выделению более крупных частиц бо- рида и карбида титана (рис. 2, б , в ). Методами энергодисперсионного анализа было определено распределение элементного состава в этих фа- зах (рис. 4). Содержание высокопрочных частиц карбида и борида титана в поверхностно леги- рованных слоях также возрастает. В сплаве «Ti- 30B 4 C» объемная доля упрочняющих фаз увели- чивается до 40…44 %. В зонах скопления высокопрочных частиц карбида и борида титана возможно образование микротрещин. По данным структурного анализа наиболее равномерное распределение упрочня- ющих фаз характерно для сплава, сформирован- ного при наплавке смеси, содержащей в своем составе 20 вес. B 4 C %. Особенностью, характерной для сплавов, по- лученных при обработке смесей типа «Ti-20B 4 C» и «Ti-30B 4 C», является образование дефектов в структуре первичных крупных кристаллов бори- да титана в виде пустот. В сплаве, содержащем 30 вес. % порошка карбида бора, в нижней зоне покрытия формируются конгломераты мелкоди- сперсных частиц (рис. 5). Энергодисперсионный анализ участков такого рода позволяет сделать вывод о присутствии в них углерода, бора и титана. Данные рентгенофазового анализа, представ- ленные на рис. 6, подтверждают присутствие во всех поверностно-легированных слоях карбида титана (TiC), моноборида титана (TiB) и α (α´)- титана. Структура легированных слоев во мно- гом зависит от скорости охлаждения материла. В случае формирования покрытий на титановом сплаве ВТ1-0 методом вневакуумного электрон- но-лучевого оплавления скорость охлаждения образцов крайне высока. С учетом этого можно предположить, что в легированных слоях формируется фаза α׳-титан, однако методами рентгенофазового анализа данную фазу определить затруднительно. Некоторые рефлексы фаз карбида и моно- борида титана на рентгенограммах отсутствуют или накладываются на пики титана. Повышение концентрации карбида бора в исходной порош- ковой смеси от 10 до 30 вес. % сопровождает- ся увеличением интенсивности пиков карбида и борида титана. На рис. 7 отражено распределение уровня микротвердости на поперечных шлифах образ- цов «Ti-10B 4 C» и «Ti-20B 4 C». Полученные ре- зультаты хорошо коррелируют с данными про- веденных структурных исследований. Характер представленных на рис. 7 зависимостей позво- ляет делать надежные выводы о глубине слоев, в пределах которых произошли кардинальные структурные изменения. Так же как и данные, полученные при структурных исследованиях, графики распределения уровня микротвердости показали, что толщина модифицированных сло- ев составляет 1,15, 1,3 и 1,65 мм для образцов, содержащих 10, 20 и 30 вес. % порошка карбида бора соответственно. Анализ представленных результатов свиде- тельствует о повышении твердости наплавлен- ных слоев при увеличении содержания карби- да бора в исходной порошковой смеси. Средний уровень твердости исследуемых слоев состав- ляет 4250 МПа (10 вес. % B 4 C), 5050 МПа