Закономерности формирования структуры при ионно-вакуумном азотировании титановых сплавов

• Автор: Лукина, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Введение.

Глава I. Состояние вопроса

1.1 .Методы поверхностного упрочнения титановых сплавов.

1.2. Технология ионного азотирования и структура азотированного слоя.

1.2.1. Общая характеристика ХТО и особенности ионного

азотирования

1.2.2. Структура азотированного слоя.

1.2.3. Влияние параметров ионного азотирования на формирование модифицированной поверхности титановых сплавов

1.3. Анализ влияния химического состава и структуры титановых

сплавов на формирование модифицированной поверхности при

азотировании .

1.4. Анализ влияния поверхностного упрочнения на механические
ф свойства титановых сплавов
1.5. Заключение по литературному обзору и постановка
задач исследований.
Глава И. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования.
Глава III. Влияние параметров ионновакуумного азотирования на
формирование фазового состава и структуры модифицированного слоя в титановом сплаве ВТ.
3.1 Исследование влияния температуры на процесс ионновакуумного азотирования
3.2 Исследование влияния времени выдержки на процесс ионновакуумного азотирования.
3.3 Исследование влияния концентрации азота на процесс иоино
вакуумного азотирования.
3.4 Выводы по главе III.
Глава IV. Влияние исходной структуры и химического состава сплава титановых сплавов на фазовый состав, структуру и глубину
модифицированного поверхностного слоя.
4.1 Формирование модифицированного слоя при ионновакуумном азотировании промышленных титановых сплавов различных классов
4.1.1 асплавы ВТ и ВТ5
4.1.2 арсплавы ВТ6, ВТ , ВТ.
4.1.3 сплав переходного класса ВТ.
4.1.4 псевдо титановый сплав ТС6.
4.2 Влияние дисперсности структуры титановых сплавов на формирование модифицированного слоя.
4.3 Анализ влияния фазового и химического состава титановых сплавов 8 на формирование модифицированного слоя при ионновакуумном азотировании.
4.4 Выводы по главе IV
Глава V. Влияние ионновакуумного азотирования на механические и
триботехническис свойства титановых сплавов
5.1 Исследование влияния ионновакуумного азотирования на кратковременные механические, усталостные и триботехнические свойства титанового сплава ВТ
5.2 Исследование влияния ионновакуумного азотирования на работоспособность сплава ВТ в условиях трения качения
5.3 Выводы по главе V.
Основные выводы
Список литературы


Имплантация азота с дозой 3,5x ионовм приводит к образованию дисперсных выделений нитрида титана в а матрице, причем заметных изменений количества р фазы не было обнаружено. Между нитридом титана и а фазой сплава соблюдаются строгие ориентационные соотношения. Вместе с тем изза выделения в поверхностном слое возникают высокие внутренние напряжения и структура а фазы сильно искажена. Твердость по Кнупу сплава П6АУ после ионной имплантации увеличивается с повышением дозы облучения. Ионная имплантация весьма перспективна в производстве ортопедических протезов. Ионная имплантация применяется в производстве конечных продуктов, которые требуют упрочнения поверхностных слоев, не изменяя геометрических размеров имплантата. В авиационной технике ионная имплантация нашла
применение для упрочнения поверхности высокоточных подшипников и шестерен, приводит к повышению коррозионной стойкости, сопротивления износу и снижению коэффициента трения подшипниковых материалов. В промышленности ионная имплантация применяется для прецизионного инструмента прессформы, штампы, пуансоны, фрезы, сверла и т. Модифицирование в расплавленных солях. Теоретическое обоснование модифицирования металлов как разновидности химикотермической обработки в расплавленных солях с содержанием активных составляющих, дано в работе . Основная цель модифицирования создать на поверхности сложное послойное строение, которое при фении имеет тенденцию к устойчивости, несмотря на потери при изнашивании. В результате модифицирования на поверхности должен образоваться тонкий 0,1 мкм пластичный и сравнительно мягкий слой абсорбционное пластифицирование, хорошо воспринимающий адсорбирующий смазочный материал. Средний основной слой должен быть твердым и прочным, а слой, прилегающий к основному металлу, должен иметь хорошую адгезионную связь с основным металлом и упрочненным слоем. Наиболее ценным в модифицировании является то, что сравнительно неглубокое проникновение поверхностноактивных веществ ПАВ дает не только резкое улучшение антифрикционных свойств, но само фение приводит к дальнейшей диффузии ПАВ в глубину и как бы при истирании происходит хотя не всегда полное, но частичное восстановление модифицированного слоя и этим достигается длительный эффект повышения антифрикционных свойств. По данным наиболее эффективна обработка титановых сплавов в расплаве СсНг при 0С, которая резко повышает удельные нафузки начала адгезионного износа задира. Определение коэффициента сухого фения в резьбе
сплава ВТ6 после термического оксидирования при 0С, 2 часа и после модифицирования в расплаве солей Сс2 К1 при температуре 0С при удельных нагрузках от до МПа показало, что после модифицирования коэффициент трения ниже. Обработка в расплавленных солях галоидов, кроме технологической простоты, привлекает еще и тем, что в связи с значительно более низкими температурами, чем при других видах химикотермической обработки, резко уменьшается возможность поводок, а главное не должны изменяться свойства основного металла, хотя исследований в этом направлении еще не проводилось. Недостатком данного метода является недостаточная изученность процессов, происходящих при формировании упрочненного слоя. Напыление покрытий. Еще одним направлением работ по повышению антифрикционных свойств титановых сплавов является получение на их поверхности износостойких покрытий. В начальный период применения титана прорабатывалась технология гальванических покрытий, широко применяемых на сталях. Было обнаружено, что наиболее сложной при электрохимическом осаждении металлов на титан является подготовка поверхности, так как естественная оксидная пленка, всегда присутствующая на титане и его сплавах, препятствует получению хорошего сцепления между нанесенным слоем и основным металлом. Выявилась необходимость активирования поверхности титановых сплавов предварительным травлением, а часто и вакуумным отжигом, тем не менее во всех случаях при электролитическом нанесении металлов на титан и его сплавы не удавалось получить хорошего сцепления .