Упрочнение титана ВТ1-0 комплексным электровзрывным легированием и последующей электронно-пучковой обработкой

• Автор: Соскова, Нина Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКОМПОЗИТНЫХ СЛОЕВ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
1.1 Разработка новых методов повышения физико-механических свойств поверхности титановых сплавов с улучшенными характеристиками
1.2 Методы формирования композиционных слоев с улучшенными эксплуатационными характеристиками на поверхности металлов и сплавов с использованием концентрированных потоков энергии
1.3 Особенности структуры и свойств поверхностных слоев металлов и сплавов после обработки поверхности с использованием концентрированных потоков энергии
1.4 Цель и задачи исследования
2 ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материалы для исследования процессов электровзрывного легирования и электронно-пучковой обработки поверхности металлов
2.2 Режимы и оборудование для осуществления комбинированной обработки
2.2.1 Лабораторная электровзрывная установка ЭВУ 60/10 для получения импульсных многофазных плазменных струй и особенности методики проведения электровзрывного легирования
2.2.2 Оборудование для обработки поверхности материалов низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками и особенности методики ее проведения

2.2.3 Режимы обработки
2.3 Методика исследования структуры, фазового состава и свойств
зоны легирования
3 ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЕ НАУГЛЕРОЖИВАНИЕ С НАВЕСКОЙ ПОРОШКА ДИБОРИДА ТИТАНА ПОВЕРХНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИ ЧИСТОГО ТИТАНА ВТ 1-0 И ПОСЛЕДУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННО-
ПУЧКОВАЯ ОБРАБОТКА
3.1 Модификация поверхностных слоев сплава ВТ 1-0 с использованием порошковых частиц диборида титана
3.2 Выводы
4 ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЕ НАУГЛЕРОЖИВАНИЕ С НАВЕСКОЙ ПОРОШКА КАРБИДА КРЕМНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИ ЧИСТОГО ТИТАНА ВТ 1-0 И ПОСЛЕДУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННОПУЧКОВАЯ ОБРАБОТКА
4.1 Модификация поверхностных слоев технически чистого титана
ВТ 1-0 с использованием порошковых частиц карбида кремния
4.2 Выводы
5 ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЕ НАУГЛЕРОЖИВАНИЕ С НАВЕСКОЙ ПОРОШКА ОКСИДА ЦИРКОНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИ ЧИСТОГО ТИТАНА ВТ 1-0 И ПОСЛЕДУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННОПУЧКОВАЯ ОБРАБОТКА
5.1 Модификация поверхностного слоя технически чистого титана
ВТ 1-0 с порошковой навеской оксида циркония
5.2 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А СПРАВКИ О ПРАКТИЧЕСКОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Актуальность темы исследования обусловлена тем, что разрушение деталей машин и инструмента, как правило, начинается с поверхности. Поэтому разработка новых методов упрочнения и защиты именно поверхности, а не всего объема материала, оказывается экономически эффективной [1]. Они находят все более широкое применение в промышленности, в том числе для обработки титановых сплавов, которые обладают низкой износостойкостью [2-5]. Получили развитие методы нанесения неорганических покрытий и упрочнения поверхности, основанные на использовании концентрированных потоков энергии (КПЭ) [6, 7], таких как лазерное излучение [8-11] и плазменные струи [12, 13]. Как правило, они приводят к оплавлению и легированию поверхностных слоев упрочняемого материала. К этим методам относятся, в частности, электровзрывное легирование (ЭВЛ) [14] и обработка поверхности низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками [15, 16], которые могут эффективно использоваться совместно [17-19]. Они позволяют проводить локальное упрочнение поверхности в местах ее наибольшего разрушения при эксплуатации и увеличивать функциональные свойства в несколько раз.
Степень ее разработанности. В последние годы выполнены подробные исследования в области комбинированной обработки поверхности металлов и сплавов, сочетающей ЭВЛ и последующую электронно-пучковую обработку (ЭПО). Изучены особенности упрочнения поверхностных слоев стали 45 и титана после электровзрывного алитирования и бороалитирования, меднения и боромеднения [20-23]. Исследования показали, что такая обработка приводит к кратному повышению микротвердости и износостойкости зоны обработки вследствие формирования новых упрочняющих фаз, таких как интерметаллиды, бориды и другие, субмикро- и наноразмерного диапазона.
Получение нанокомпозиционных поверхностных слоев с использованием КПЭ возможно путем введения в расплав наноразмерных компонентов различной природы (оксидов, боридов, различных модификаций углерода и др.) [24]. Такая технология формирования зоны упрочнения широко используется при лазерном

заслуживают соединения из семейства МАХ-фаз, которые образуются в системах Ti-Si-C и Ti-Al-C. Это обусловлено в первую очередь тем, что МАХ-материалы на основе титана представляют большой практический интерес с точки зрения создания материалов для применения в авиадвигателестроении [73]. Кроме этого, академический интерес к данным системам связан с синтезом сразу несколько МАХ-фаз с составами МпЧАХп.и Mn+iAmXn [75].
В системе Ti-Si-C титан принадлежит к переходным металлам, а углерод и кремний являются неметаллами [76]. Титан является переходным металлом и обладает не заполненной Зс/-полосой. Из элементов IVA группы он является самым электроотрицательным металлом и имеет атомный радиус (Rn = 0,1462 нм). Для титана характерно образование соединений со многими элементами периодической системы; а также типично образование ограниченных твердых растворов. Углерод и кремний относятся к IVB группе Периодической таблицы и являются неметаллами. Атомы Si и С имеют четыре электрона на внешних s- ир-оболочках. Эти элемент довольно легко присоединяют еще четыре электрона, что характеризует их как неметаллы, хотя способность к присоединению электронов у этих элементов значительно менее выражена, чем у элементов VB и VIB групп. У кремния размеры атома, характерные для металлов (7?s, = 0,1319 нм). Значительно меньшим размером обладают атомы углерода (Rc = 0,0916 нм).
В системе Si-C ряд соединений образуется только в области стехиометрического состава SiC. Эти соединения обладают преимущественно ковалентным типом химической связи и обычно классифицируются как ряд различных политипных разновидностей (модификаций) SiC: Д-SiC (или ЗС-SiC) с кубической кристаллической структурой (стабильна до 2000 С); «-SiC-фазы, стабильные при более высоких температурах с гексагональной и ромбоэдрической сингониями (например, 277-SiC, 4//-SiC, 6//-SiC и пН-SiC, 15R, 2Ru др.) [68, 77]. Важно отметить, что структура фаз SiC подобна структуре фаз ряда соединений, которые в основном обладают ковалентным типом связей -алмазоподобным, кремниевым и др. [68, 77]. В этом случае для алмазоподобных фаз существует ряд структурных разновидностей, которые нельзя отнести к