Повышение износостойкости деталей из титанового сплава ВТ6 совместной имплантацией ионов меди и кобальта

• Автор: Семендеева, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Конструктивные особенности и условия эксплуатации подвижных деталей летательных аппаратов из титановых сплавов

1.2. Особенности процесса ионной имплантации

1.3. Технологические варианты ионной имплантации металлов

1.4. Металлургические и технологические особенности имплантации титановых сплавов

1.5. Цель и задачи исследования

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Химический состав и свойства титанового сплава

2.2. Оборудование и режимы сварки образцов сплава

2.3. Режимы и особенности ионной имплантации
2.4. Методы механических испытаний образцов
2.4.1. Испытание образцов на растяжение
2.4.2. Испытания образцов на усталость
2.5. Образцы и оборудование для испытаний на износ
2.6. Методы исследования структуры имплантированного

2.6.1. Металлографический анализ
2.6.2. Электронная микроскопия
2.7. ОЖЕ-электронная спектроскопия
2.8. Исследование профилей распределения имплантированных ионов

методом вторичной ионной масс-спектрометрии
2.9. Рентгеноструктурный анализ
2.10.Измерение микротвердости поверхностных слоев
2.11. Исследование шероховатости поверхности образцов до и после имплантации
2.12. Математическая обработка результатов экспериментов
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ МЕДИ И КОБАЛЬТА НА СВОЙСТВА СТРУКТУРУ СПЛАВА ВТ6 И ЕГО СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Состав и структура сплава меди и кобальта для изготовления катодов имплантера
3.2. Механические свойства сплава ВТ6 и его сварных соединений
3.3. Исследование распределения ионов меди и кобальта методом ВИМС в имплантированном слое при облучении сплава ВТ6 и его сварных соединений
3.4. Результаты усталостных испытаний облученных и необлученных образцов сплава ВТ
3.5. Оценка причины снижения усталостной прочности образцов сплава ВТ6 при имплантировании катодом 40%Си-60%Со
3.6. Влияние имплантации на износостойкость сплава ВТ6 и его сварных соединений
3.7. Влияние имплантации на морфологию поверхности образцов сплава ВТ
Выводы к главе
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ ИОНАМИ МЕДИ И КОБАЛЬТА НА ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ, ТОПОГРАФИЮ ПОВЕРХНОСТИ И СВОЙСТВ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ
4.1. Изменение состава поверхностных слоев

4.2. Изменение шероховатости поверхности под действием ионной имплантации
4.3. Изменение механических свойств имплантированных образцов
4.4. Влияние дозы имплантации на трибологические характеристики сплава ВТ6 и его сварных соединений
4.5. Результаты рентгенографических исследований
4.6. Электронно-микроскопическое исследование поверхностного слоя
после имплантации на титановом сплаве ВТ
Выводы к главе
Глава 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ОПЫТНОЙ ПАРТИИ ТЯГ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
5.1. Объекты промышленного использования результатов исследований
5.2. Рекомендуемые технологические параметры ионной обработки
5.3. Технологические пути повышения эффективности влияния ионной имплантации на износостойкость авиационных деталей из титанового
сплава ВТ
Выводы к главе
Общие выводы и результаты работы
Список литературы

уменьшается коэффициент трения и увеличивается износостойкость, а после имплантации и обработки сильноточным электронным пучком возрастают глубина упрочненного слоя и износостойкость.
В работе [87; 88] показано, что насыщение поверхности никелида титана ионами тантала в дозе 3,1 -1017 ион/см2 приводит к повышению стойкости к коррозии. Результаты исследования свидетельствуют, что химический состав имплантируемого слоя состоит преимущественно из ТЮ2 и Та2С>5, которые способствуют устойчивости к коррозии.
В настоящее время находят широкое применение комбинированные методы насыщения поверхности ионами различных металлов и газов.
Для повышения износостойкости сплава Т1-6А1-4У поверхностный слой образцов насыщался оловом на глубину 3-5 мкм, а затем подвергался бомбардировке ионами азота 1[2+ при повышенной температуре, что существенно уменьшило силы трения и износа. Этот эффект авторы объясняют образованием комплексов 151-8п, поскольку раздельное введение олова и азота не дало никаких положительных эффектов [89].
В работе [73] показано, что имплантация ионов 1М-У; N-N1; 1М-7г в поверхность никелида титана (№13) приводит к изменению физико-химических свойств. При этом значительно меняется рельеф поверхности, наблюдается значительная концентрация кратеров средних и мелких размеров. В то же время при имплантации ионов металлов в сплавы ВТ6 и ВТ22 рельеф поверхности имплантированных образцов не изменяется. В образцах ВТ22 были обнаружены а-Тц р-Тц фазы А1о.67Сг(Ш!Тц АЬ'По.яУод, а в образцах ВТ6 фазовый состав после имплантации представлял собой а-Тц Р-Тц фазы А13Т1 и А12Ть В результате имплантирования ионов повысилась усталостная прочность при циклических нагрузках имплантированных образцов ВТ22, а также увеличилась нанотвердость и стойкость к износу. Существенным недостатком является появление вблизи поверхности высокой концентрации кислорода (из-за низкого вакуума в камере ускорителя).