Структура, фазовый состав и свойства поверхностных слоёв титана после электровзрывного легирования иттрием и электронно-пучковой обработки
Saved in:
| Parent link: | Успехи физики металлов.— , 2000- Т. 16, № 3.— 2015.— [С. 175-227] |
|---|---|
| Other Authors: | , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Проведено модифицирование поверхностного слоя технически чистого титана комбинированным методом, сочетающим электровзрывное легирование иттрием и последующее облучение высокоинтенсивным электронным пучком с параметрами: плотность энергии пучка электронов - 20-70 Дж/см2, длительность импульса - 150 мкс, количество и частота следования импульсов - 3 и 0,3 Гц соответственно. Методами современного физического материаловедения (рентгеноструктурный анализ, оптическая, сканирующая и просвечивающая электронная дифракционная микроскопия, измерения твёрдости, микротвёрдости, коэффициента трения и скорости изнашивания) выполнены исследования элементного и фазового составов, дефектной субструктуры, механических и трибологических характеристик легированного слоя. Выявлено формирование многослойной многофазной субмикро- и нанокристаллической структуры, характеризующейся расслоением материала по титану и иттрию. Поверхностный слой толщиной 500 нм является аморфным. Ниже располагается слой толщиной 1,0-1,5 мкм, имеющий столбчатое строение. Под ним выявляется протяжённый (30-40 мкм) слой со структурой дендритной (глобулярной) кристаллизации. Аморфный слой обогащён титаном, а лежащий под ним слой со столбчатой структурой - иттрием. Основной фазой поверхностного слоя является a-иттрий (объёмная доля - 73%), а объёмная доля других фаз существенно меньше (a-титана - 10%, карбида TiC и оксида титана TiO2 - 14%, оксида иттрия Y2O3 - 3%). Насыщение поверхностного слоя титана атомами иттрия, кислорода и углерода. Modification of surface layer of technically pure titanium is carried out by the combined method combining electroexplosive doping with yttrium and subsequent irradiation by high-intensity electron beam with parameters as follow: energy density of electron beam—20–70 J/cm2, pulse length—150 µs, number and pulse frequency—3 and 0.3 Hz, respectively. The investigations of elemental and phase compositions, defect substructure, mechanical and tribological characteristics of the doped layer are performed via the contemporary methods of physical materials science (X-ray structural analysis, optical, scanning and transmission electron diffraction microscopies, measurements of microhardness, friction coefficient and wear rate). The formation of multilayer multiphase submicro- and nanocrystalline structure characterized by titanium and yttrium layering is revealed. The 500 nm thick surface layer is amorphous. The 1.0–1.5 µm thick layer is located below and has a columnar structure. Under it, the extended layer (of 20–40 µm) with the structure of dendritic (globular) crystallization is determined. The amorphous layer is enriched with titanium, and the layer with columnar structure lying under it is yttrium-enriched. The main phase of the surface layer is a-yttrium (73% of the volume fraction). The volume fraction of other phases is considerably lesser (a?-titanium—10%, carbide TiC and titanium oxide TiO2—14%, yttrium oxide Y2O3—3%). The saturation of titanium surface layer with yttrium, oxygen and carbon atoms results in the formation of metalloceramic layer hardened by oxides and carbides of titanium and yttrium and facilitates the multiple increase in microhardness (more than 3 times as much), reduction of friction coefficient (more than 7 times) and wear rate of modified layer (more than 3 times). |
| Language: | English |
| Published: |
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dx.doi.org/10.15407/ufm.16.03.175 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=650604 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|