Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 91 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ бот, демонстрирующий высокую коррозионную стойкость сплавов системы Ti-Ta-Nb, выполнен коллективом индийских авторов, работающих в центре ядерных исследований [6–8]. В настоящей работе для повышения коррози- онной стойкости титановых сплавов и снижения стоимости продукции предлагается использо- вать покрытия системы Ti-Ta-Nb, сформирован- ные методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошков на поверхности технически чистого титана. Особенности реализации этого технологического процесса, в том числе и его высокая производительность при формировании покрытий различного назначения и химического состава, описаны в работах [9, 10]. Методы исследования и особенности постановки эксперимента В качестве основного материала в работе использовались пластины технически чистого титана марки ВТ1-0 с габаритными размерами 100×50×10 мм. Для наплавки использовалась смесь порошков титана, тантала и ниобия со средними размерами частиц 100, 100 и 40 мкм соответственно. В качестве флюса применяли порошки CaF 2 и LiF. Перед наплавкой порошки металлов и флюса тщательно перемешивались в следующем соотношении: 26 % (масс.) Ta; 26 % (масс.) Nb; 18 % (масс.) Ti; 22,0 % (масс.) CaF 2 ; 8 % (масс.) LiF. Поверхностная плотность на- сыпки составляла 0,45 г/см 2 . Вневакуумная электронно-лучевая наплав- ка проводилась на ускорителе ЭЛВ-6 производ- ства Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Были реализованы следующие режимы наплавки порошковых материалов: энергия элек- тронов – 1,4 МэВ, ток пучка – 24 мА, мощность пучка – 33,5 кВт. Скорость перемещения образ- цов относительно электронного луча составляла 10 мм/с. Для ускорения процесса и обеспечения равномерности наплавляемого слоя применяли поперечное сканирование электронного пучка, обеспечиваемое за счет электромагнитной раз- вертки. Частота сканирования составляла 50 Гц, амплитуда – 50 мм, форма тока в отклоняющем устройстве была пилообразной. Для проведения структурных исследований в работе применяли оптический микроскоп Carl Zeiss AxioObserver A1m и растровый электрон- ный микроскоп Carl Zeiss EVO 50 XVP, осна- щенный энергодисперсионным микрорентгено- спектральным анализатором Oxford Instruments XAct. Химическое травление образцов выполня- ли в растворе, состоящем из 20 мл 40 %-го во- дного раствора КОН, 10 мл 30 %-го водного рас- твора H 2 O 2 и 40 мл воды при температуре 80 °С. Микрорентгеноспектральный анализ проводили на полированных нетравленых образцах. Для проведения испытаний на коррозион- ную стойкость наплавленный слой вырезали из основного материала. В качестве контрольного материала использовали титан ВТ1-0 (основ- ной металл). Испытания проводили в растворе, состоящем из 10 % (об.) плавиковой кислоты, 10 % (об.) серной кислоты и 80 % (об.) воды. Такой раствор является достаточно агрессивной средой как для титановых сплавов, так и для сплавов на основе тантала и ниобия. Коррозион- ную стойкость материалов оценивали по потере массы на единицу площади образца. Результаты исследований и их обсуждение Общий вид наплавленного электронным лу- чом покрытия представлен на рис. 1. В структуре покрытия можно выделить ряд характерных зон: зону наплавленного металла, основной металл и переходную зону. Рис. 1. Поперечное сечение покрытия Ti-Ta-Nb, сформированного на заготовке из технически чистого титана