Ультразвукова ударна обробка поверхневого шару титану ВТ1-0 в субмікрокристалічному стані

М. О. Васильєв$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{1}$, Д. В. Павленко$^{2}$, Л. Ф. Яценко$^{1}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Запорізький національний технічний університет, вул. Жуковського 64, 69063 Запоріжжя, Україна

Отримано: 16.05.2014. Завантажити: PDF

У роботі досліджено вплив ультразвукового ударного оброблення на структуру та властивості поверхневого шару титану ВТ1-0 у субмікрокристалічному стані. Показано, що, поєднуючи методи об’ємної (ґвинтова екструзія) і поверхневої (ультразвукове ударне оброблення) інтенсивної пластичної деформації, можна забезпечити підвищену міцність, зносостійкість і корозійну стійкість поверхневих шарів титанових стопів. Встановлено, що після ґвинтової екструзії в титані ВТ1-0 формується структура з розміром зерен близько 200—250 нм. Методою Оже-електронної спектроскопії встановлено зміни хемічного стану поверхні титану ВТ1-0 після ґвинтової екструзії і наступного ультразвукового ударного оброблення в арґоні й у рідкому азоті. Ультразвукове ударне оброблення титану ВТ1-0 в середовищі арґону приводить до насичення поверхневого шару киснем (до 40 ат.%), а при обробленні в рідкому азоті відбувається насичення атомами N (до 21 ат.%) і O (до 24 ат.%), що свідчить про механохемічну синтезу нітридів і оксинітридів титану. Мікротвердість поверхневого шару ВТ1-0 після ультразвукового ударного оброблення в арґоні зростає в 3 рази, а в рідкому азоті – в 3,5 рази.

Ключові слова: титан ВТ1-0, поверхневий шар, інтенсивна пластична деформація, ґвинтова екструзія, ультразвукова ударна обробка.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v37/i01/0121.html

PACS: 43.35.+d, 62.20.Qp, 68.35.Gy, 68.55.J-, 68.55.Nq, 81.20.Hy, 81.65.Lp


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. А. В. Панин, В. Е. Панин, И. П. Чернов, Ю. И. Почивалов, М. С. Казаченок, А. А. Сон, Р. З. Валиев, В. И. Копылов, Физическая мезомеханика, 4, № 6: 87 (2001).
  2. В. Е. Панин, Физическая мезомеханика, 4, № 3: 5 (2001)
  3. Э. В. Козлов, А. Н. Жданов, Н. А. Конева, Физическая мезомеханика, 10, № 3: 95 (2007).
  4. Ю. Н. Подрезов, Н. И. Даниленко, Е. Н. Борисовская, Н. И. Бродниковский, Н. В. Минаков, С. А. Фирстов, Металлофиз. новейшие технол., 26, № 5: 659 (2004).
  5. Ю. Н. Подрезов, С. А. Фирстов, Физика и техника высоких давлений, 16, № 4: 37 (2006).
  6. В. М. Смелянский, Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием (Москва: Машиностроение: 2002).
  7. М. Н. Степнов, М. Г. Вейцман, Е. В. Гиацинтов, Л. В. Агамиров, Л. Н. Гуськова, Проблемы прочности, 17, № 3: 321 (1985).
  8. В. А. Богуслаев, В. К. Яценко, П. Д. Жеманюк, П. Д. Павленко, Д. В. Пухальская, Г. В. Бень, В. П. Деркаченко, Отделочно-упрочняющая обработка деталей ГТД (Запорожье: Мотор Сич: 2005).
  9. Д. В. Павленко, Д. В. Ткач, В. Ю. Коцюба, С. Н. Пахолка, X Международная научно-техническая конференция (Запорожье: Мотор Сич: 2013), с. 118.
  10. Я. Е. Бейгельзимер, В. Н. Варюхин, Д. В. Орлов, Винтовая экструзия — процесс накопления деформации (Донецк: ТЕАН: 2003).
  11. Г. І. Прокопенко, М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, Г. І. Кузьміч, О. Ф. Луговський, В. І. Чорний, Ультразвуковий пристрій для зміцнення та наноструктуризації поверхні металів, Патент України на корисну модель № 9175 (Бюл. № 9 від 15.09.2005).
  12. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, М. А. Vasiliev, and N. A. Iefimov, Mater. Sci. Eng. A, 458: 253 (2007). Crossref
  13. Д. В. Ткач, Д. В. Павленко, В. Е. Ольшанецкий, Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении, № 1: 11 (2011).
  14. А. М. Глезер, Л. С. Метлов, Физика твердого тела, 52, № 6: 1090 (2010).
  15. Ю. В. Мильман, Нанотехнологии: наука и производство, 2, № 3: 17 (2009).
  16. С. В. Бобылев, И. А. Овидько, Физика и механика материалов [Mater. Phys. Mech.], 8: 65 (2009).
  17. Н. И. Новиков, В. К. Портной, Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном (Москва: Металлургия: 1981).
  18. B. N. Mordyuk, O. P. Karasevskaya, G. I. Prokopenko, and N. I. Khripta, Surf. Coat. Technol., 210: 54 (2012). Crossref
  19. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 437: 396 (2006). Crossref
  20. М. А. Васильев, В. А. Тиньков, С. М. Волошко, В. С. Филатова, Л. Ф. Яценко, Металлофиз. новейшие технол., 34, № 5: 687 (2012).
  21. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and L. F. Yatsenko, Acta Mater., 60: 6223 (2012). Crossref
  22. В. М. Федірко, І. М. Погрелюк, Азотування титану та його сплавів (Київ: Наукова думка: 1995).
  23. О. Шут, Закономірності зміцнення полікристалів при переході від мікро- до наноструктурного стану (Дис. … канд. фіз.-мат. н.) (Київ: ІПМ НАНУ: 2013).