Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 78 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ладающих большой площадью внутренней по- верхности. Частицы волокон, образующиеся при их электрическом взрыве, хорошо смачиваются расплавом титана и при его конвективном пере- мешивании способны проникать вглубь. В обла- сти взрыва размещали порошковую навеску по- рошка аморфного бора марки Б-99В массой m б , равной 50, 100 и 150 мг. Исследование структуры обработанных об- разцов выполняли путем анализа поперечных шлифов на сканирующем электронном микро- скопе «LEO EVO 50». Анализ фазового состава модифицированных слоев осуществляли мето- дами просвечивающей электронной микроско- пии тонких фольг на приборе ЭМ-125. При выборе режима обработки было установ- лено, что при значении поглощаемой плотности мощности ниже 2,5 ГВт/м 2 конденсированные частицы продуктов электрического взрыва во- локон углеродной ленты в расплав титана, обра- зующийся на поверхности, проникают с малой интенсивностью, и значительного науглерожи- вания поверхности не происходит. Вследствие этого отдельные частицы графита неравномер- но распределены по глубине зоны легирования. При значении поглощаемой плотности мощно- сти выше 6,5 ГВт/м 2 происходит выплеск части расплава за пределы зоны оплавления. При этом формируется высокоразвитый рельеф, обуслов- ленный течением расплава под действием не- однородного давления многофазной плазменной струи продуктов взрыва на облучаемую поверх- ность. Поэтому детальные исследования струк- туры зоны электровзрывного карбоборирования проводили после обработки образцов при значе- ниях поглощаемой плотности мощности, равных 5,0; 5,5 и 6,5 ГВт/м 2 . Исследования показали, что с увеличением поглощаемой плотности мощности увеличива- ется глубина зоны легирования и шероховатость поверхности, а на границе с основой появляются и усиливаются искажения, обусловленные кон- вективным течением расплава от центра зоны легирования к ее периферии (рис. 1). Концентрация частиц графита, которые рав- номерно распределяются по глубине зоны леги- рования, также возрастает. Глубина зоны упроч- нения достигает 110 мкм. Внесение в область взрыва навески порошка бора приводит к ча- стичному подавлению как выплеска на поверх- ности, так и гидродинамических возмущений на границе с основой (рис. 2). При этом происходит уменьшение глубины зоны легирования. Увеличение поглощаемой плотности мощности приводит также к увели- чению степени насыщения расплава частицами бора. Сравнительный анализ результатов све- товой и сканирующей микроскопии позволил сделать выбор в пользу режима, при котором значение поглощаемой плотности мощности составляет 6,5 ГВт/м 2 , а масса порошка бора – 50 мг. Он обеспечивает формирование зоны ле- гирования с ровной границей с основой, макси- мальной степенью карбоборирования расплава и легирования без выплеска. Рис. 1. Схема радиального строения поверхности зоны электровзрывного легирования: слева – для случая науглероживания без порошковой навески, справа – с навеской порошка бора; I – центральная область; II – промежуточная; III – периферийная Рис. 2. Схематичное изображение поперечного сечения зоны электровзрывного науглероживания: 1 – покрытие, сформированное частицами графита из тыла струи; 2 – поверхность зоны легирования со следами радиального течения расплава; 3 – зона легирования; 4 – граничная полоска со следами гидродинамических возмущений основы; 5 – зона термического влияния