ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Проведены исследования, направленные на выявление изменений в поверхностном слое титанового сплава ВТ6 после комбинированной обработки. Комбинированная обработка поверхности титанового сплава ВТ6 заключалась в легировании плазмой, формирующейся при электрическом взрыве фольги титана с навеской порошка карбида бора и последующем облучении высокоинтенсивным импульсным электронным пучком субмиллисекундной длительности воздействия. В качестве взрываемого проводника при электровзрывном легировании использовали фольгу титана. В область взрыва на титановую фольгу помещали навеску порошка карбида бора B₄С. Для ЭВЛ использовали лабораторную электровзрывную установку типа ЭВУ 60/10. Основные параметры для осуществления импульсного жидкофазного легирования задавали величиной зарядного напряжения накопителя энергии ускорителя, диаметром канала сопла и расстоянием от его среза до образца. Последующую термическую обработку поверхностного слоя титанового сплава ВТ6 осуществляли высокоинтенсивным импульсным электронным пучком на установке СОЛО (ИСЭ СО РАН).

В результате исследования выявлено, что электровзрывное легирование поверхностного слоя образцов титанового сплава ВТ6 приводит к формированию высокоразвитого рельефа. Методами сканирующей электронной микроскопии выявлено, что в поверхностном слое обработки наблюдается неоднородное распределение легирующих элементов. Существенное различие их концентрации в выявленных слоях приводит к отличию их прочностных и трибологических свойств. Последующая электронно-пучковая обработка поверхности легирования приводит к выглаживанию поверхности легирования. Происходит формирование многослойной структуры, а распределение легирующих элементов в поверхностном слое становится более равномерным. Анализ поверхности обработки, облученной электронным пучком, выявил наличие двух характерных элементов структуры, сформировавшихся в результате последующей обработки высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Первый – это области с игольчатой структурой, размеры игл которой составляют 1…10 мкм. Исследования поперечных шлифов титанового сплава после комбинированной обработки позволили определить толщину модифицированного слоя, которая составляет не более 30 мкм. Итак, можно сделать вывод о том, что электровзрывное легирование и сверхскоростное охлаждение при импульсной обработке приводят к формированию структуры субмикро- наномасштабного уровня, что позволяет повысить прочностные и трибологические свойства поверхности обработки.

Список литературы
1. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник для вузов. – 3-е изд. – М.: МИСИС, 1999. – 416 с. – ISBN 5-87623-027-8.

2. Research progress on laser surface modification of titanium alloys / Y.S. Tian, C.Z. Chen, S.T. Li, Q.H. Huo // Applied Surface Science. – 2005. – Vol. 242, iss. 1/2. – P. 177–184. – doi: 10.1016/j.apsusc.2004.08.011.

3. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы: состав, структура, свойства: справочник. – М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. – 520 с.

4. Boyer R.R., Briggs R.D. The use of β titanium alloys in the aerospace industry // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2005. – Vol. 14, iss. 6. – P. 681–685. – doi: 10.1361/105994905X75448.

5. Полмеар Я., Джон Д. Легкие сплавы: от традиционных до нанокристаллов. – М.: Техносфера, 2008. – 468 с.

6. Физические основы электровзрывного легирования металлов и сплавов / А.Я. Багаутдинов, Е.А. Будовских, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов. – Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2007. – 301 с. – ISBN 978-5-8441-0263-9.

7. Полетика И.М. Крылова Т.А., Макаров С.А. Использование электронно-лучевой обработки для создания упрочняющих покрытий // Известия Томского политехнического университета. – 2011. – Т. 319, № 2. – С. 94–98.

8. Surface hardening alloy VT6 of electric explosion and by electron beam / Yu.F. Ivanov, T.Yu. Kobzareva, S.V. Raikov, V.E. Gromov, N.A. Soskova, E.A. Budovskikh // AIP Conference Proceedings. – 2014. – Vol. 1623. – P. 217–220. – doi: 10.1063/1.4901482.

9. Формирование структурно-фазовых состояний и свойств поверхности титановых сплавов при электровзрывном легировании и последующей электронно-пучковой обработке / С.В. Райков [и др.]. – Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2014. – 267 с. – ISBN 978-5-905647-09-3.

10. Модифицирование структуры и свойств легких сплавов упрочняющими технологиями / под. ред. В.Е. Громова, Ю.Ф. Иванова. – Новокузнецк: Полиграфист, 2015. – 226 с. – ISBN 978-5-91797-202-2.

11. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. – 2008. – Т. 51, № 5. – С. 60–70.

12. Ion J.C. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. – 1st ed. – Oxford: Elsevier Butterworth Heinemann, 2005. – 576 p. – ISBN 978-0-7506-6079-2.

13. Microstructure transformations of laser surface melted near alpha titanium alloy / G. Luo, G. Wu, Z. Huang, Z. Ruan // Materials Characterization. – 2009. – Vol. 60, iss. 6. – P. 525–529. – doi: 10.1016/j.matchar.2008.12.009.

14. Астапчик С.А., Голубев В.С., Маслаков А.Г. Лазерные технологии в машиностроении и металлообработке. – Минск: Беларуская навука, 2008. – 251 с. – ISBN 978-985-08-0920-9.

15. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. – М.: Техносфера, 2006. – 384 с. – ISBN 5-94836-018-0.