Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 39 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП При съемке в обратно отраженных электронах более светлыми выявляются участки материала, обогащенные атомами с большим атомным весом, и наоборот, более темными являются участки по- верхности, обогащенные атомами с относительно малым атомным весом [14, 15]. В нашем случае наиболее высоким атомным весом обладает цир- коний, следовательно, области глобулярной фор- мы обогащены атомами циркония. Относительно малым атомным весом обладает углерод, следова- тельно, стержни являются частицами, образовав- шимися при разрушении углеграфитовой ленты. Исследования поверхности ЭВЛ после ЭПО показали, что в центральной части зоны воздей- ствия пучка электронов, размеры которой увели- чиваются от 10 мм при E s = 45 Дж/см 2 до 18 мм при E s = = 60 Дж/см 2 , рельеф поверхности вы- глаживается (рис. 3, а ). Формируется поликри- сталлическая структура (рис. 3, б ), средний размер зерен которой увели- чивается с ростом E s от 10 мкм при 45 Дж/см 2 до 22 мкм при 50 Дж/см 2 . Увеличение E s до 60 Дж/см 2 при τ = 100 мкс сопровождается фор- мированием поликристаллической структуры с высоким уровнем раз- нозернистости (рис. 3, в ). Размер зе- рен изменяется в пределах от 3 до 40 мкм. Мелкие зерна группируются в отдельные области. Следовательно, при данном режиме облучения в по- верхностном слое титана реализуются условия, способствующие протеканию процесса динамической рекристал- лизации [16–19]. При этой же E s и τ = = 200 мкс формируется более однород- ная структура, размер зерен которой изменяется в пределах от 10 до 20 мкм. В их объеме независимо от E s выявляется субмикрокристал- лическая ячеистая структура, характерная для скоростной кристаллизации, размер ячеек которой изменяется в пределах 0,25…0,50 мкм (рис. 4, г ). За пределами центральной зоны образца наблюдается структура, характеризующаяся различной степенью легирования поверх- ностного слоя. Поверхность ле- гирования сглаживается, однако присутствуют микротрещины и микрократеры. После ЭПО изменяется и элементный состав поверхностного слоя. В центральной зоне фик- сируется однородный твердый раствор циркония в титане, содержащий сравнительно небольшое количество углерода (рис. 4, а, б ). На границе центральной зоны и на периферии зоны ЭПО области, обогащенные цирконием (рис. 4, в, г ) и углеродом (рис. 4, д, е ), сохраняются. Износостойкость титана, определяемая по изменению площади поперечного сечения ка- навки износа, после ЭПО максимальна при E s = = 45 Дж/см 2 , τ = 100 мкс, N = 10 имп. и при- близительно в 1,3 раза выше износостойкости титана в исходном состоянии (рис. 5). С увели- чением E s износостойкость облученных образ- цов снижается. При E s = 60 Дж/см 2 износостой- Рис. 2. Структура поверхности технически чистого титана BT1-0, подвергнутого электровзрывному науглероживанию с оксидом циркония (изображение получено в обратно отраженных электронах) Рис. 3 . Структура поверхности технически чистого титана BT1-0, подвергнутого электровзрывному науглероживанию совместно с оксидом циркония и последующей ЭПО