Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 57 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ личения производительности в процессе обработки использовалось поперечное сканирование с частотой 50 Гц. Ширина сканирования составляла 50 мм. Концентрация легирующих элементов в наплав- ленном слое определялась методом энергодисперси- онного микрорентгеноспектрального анализа на рас- тровом микроскопе Carl Zeiss EVO 50, оснащенном приставкой Oxford Instruments X-Act. Просвечивающая электронная микроскопия про- водилась на приборе Tecnai G2 20. Подготовка об- разцов проводилась по следующей методике. На- плавленный слой срезался с образца на проволочном электроэрозионном станке. Полученные тонкие пла- стины механически утонялись до толщины ~ 100 мкм с помощью абразивных бумаг. Дальнейшее утонение до толщины 6...10 мкм проводилось на приборе Ga- tan Dimple Grinder 656. Окончательная подготовка осуществлялась методом ионного травления на уста- новке Gatan PIPS 691. Содержание тантала в наплавленных образцах составляло 3,9...22,4 % (вес.). Для исследований ме- тодом просвечивающей электронной микроскопии было выбрано два образца с концентрацией тантала в наплавленном слое 4,9 и 22,4 % (вес.) Результаты исследований и их обсуждение Анализ результатов структурных исследований, выполненных с использованием методов оптической металлографии и растровой электронной микроскопии, позволяет сделать вывод о том, что защитные слои, по- лучаемые на пластинах из технически чистого титана ВТ1-0, являются качественными. Переходные зоны в биметаллах, формируемых электронно-лучевой на- плавкой порошковых смесей, обладают сплошностью. Дефектов типа микротрещин и крупных пор методами структурного анализа не зафиксировано. Размер обна- руженных пор (~ 1...10 мкм) позволяет отнести их к ми- кродефектам. Следует подчеркнуть, что дефекты этого типа являются единичными, закрытыми. В то же время технология электронно-лучевой об- работки, основанная на переплаве порошковой титан- танталовой смеси и последующей кристаллизации расплава, приводит кформированиюявно выраженной структуры литого происхождения. Об этом свидетель- ствует проявление ликвации в переплавленных слоях и образование в них дендритов. Анализ полученных результатов позволяет говорить о том, что при высо- коскоростной обработке материалов электронным лу- чом проявляется дендритная ликвация. Ее признаком служит различие химического состава в объеме осей дендритов и межосных пространств. Явно выражен- ной зональной ликвации, проявляющейся в образова- нии в слое нескольких зон с различным химическим составом, в работе не наблюдали. С использованием оптической микроскопии от- четливо наблюдаются три крупные зоны, соответ- ствующие наплавленному материалу, переходной зоне и основному металлу. Зоны термического вли- яния имеют явно выраженное градиентное строе- ние. Структура в этих зонах плавно изменяется от грубокристаллической, на границе соединения с наплавленным материалом, до мелкозернистой, со- ответствующей исходному титану. Глубина зоны термического влияния в 1,5…2 раза больше толщины наплавленного электронным лучом слоя, которая при реализации отмеченных во втором разделе режимов достигала ~ 2000 мкм. Результаты структурных исследований, выпол- ненных с применением методов оптической метал- лографии и растровой электронной микроскопии, приведены на рис. 1. Исследования проведены на ма- териалах, легированным танталом в широком интер- вале концентраций (от 3,9 до 22,4 % Та вес.). Типич- ные снимки наплавленного материала, содержащего 3,9 % Та, представлены на рис. 1, а и б . Особенно- стью, характерной для структуры анализируемого сплава, является высокая дисперсность составляю- щих ее элементов. Химическим травлением выяв- ляются тонкие, закономерно ориентированные пла- стины. В сплавах на основе титана закономерность в расположении пластин может быть обусловлена как мартенситным превращением β-фазы с формиро- ванием структуры α' и (или) α'', так и проявлением принципа ориентационного и размерного соответ- ствия, по которому форма и ориентация кристаллов новой фазы удовлетворяет условию минимальной поверхностной энергии, что, в свою очередь, дости- гается при максимальном сходстве в расположении атомов на гранях материнской и дочерней фаз. Анализ структуры поверхностно легированного слоя с 3,9 % Та, выполненный с использованием рас- тровой электронной микроскопии, свидетельствует о том, что в сплаве наблюдаются колонии, состоящие из набора параллельных пластин α-фазы, а также пла- стинчатые структуры с морфологией более сложного типа. Аналогичные результаты получены и при изуче- нии сплавов, легированных 10,8 %Та. Если в процессе превращения образуется смешанная тонкодисперсная (α+β) структура пластинчатой морфологии, выделить β-фазу на фоне альфа-структуры с использованием метода оптической металлографии не представляется возможным. Единственным надежным способом ее в визуальной идентификации является трансмиссион- ная электронная микроскопия с параллельным анали- зом микродифракционных снимков. Результаты структурных исследований спла- вов с повышенным содержанием тантала (17,0 и 22,4 % вес.) представлены на рис. 1, г , д , е . На при- веденных снимках также можно наблюдать все отме-