Исследование влияния альфирования на структуру и свойства сплава ВТ6

В работе рассмотрено влияние двух технологий альфирования (окисления) на структуру и свойства деформируемого титанового сплава ВТ6, который применяют, в частности, в авиационной и космической промышленности. Нанесение оксидного покрытия методами химико-термической обработки (ХТО) позволяет компенсировать основной недостаток сплава - низкую износостойкость поверхности. Повышается исходный комплекс свойств. Объектами исследования являются титановый сплав ВТ6 и его оксидные покрытия. Сравнивали два образца детали с оксидными покрытиями, полученными по разным технологиям. Первая технология - альфирование в мелкозернистом графите, вторая - альфирование в вакууме. Цель работы - выяснить влияние двух технологий альфирования на структуру и свойства сплава ВТ6. Альфирование проведено: 1) в мелкозернистом графите при температуре 800±10 °С с выдержкой в течение 8 ч; 2) в электропечи при температуре 760-780 °С в вакууме 10-1 - 10-3 мм рт. ст. в течение 1,5-2 ч. Выполнено исследование микроструктуры (световая и электронная микроскопия). Использовали микроскоп типа Carl Zeiss Axio Observer A1m с применением цифровой камеры, переходных устройств преобразования оптического сигнала, компьютер. Проведена статистическая обработка по программе SIAMS700. Электронно-микроскопические исследования выполнены с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ) EVO 50 с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energу 350. Рентгенофазовый анализ проведен с помощью рентгеновского дифрактометра Shimadzu XRD7000, Япония (излучение CuKa, монохроматор), в следующем режиме: диапазон от 5 до 70° по шкале 2θ, шагом 0,03°, скорость сканирования 1,5 °/мин. Исследовали порошки, полученные с двух видов покрытий. Микротвердость образцов измеряли на микротвердомере DM8 по ГОСТ 9450-76. Износостойкость сплава оценивали на специальной лабораторной установке. Выяснен фазовый состав и структура сплава ВТ6 после альфирования. В диффузионном слое обнаружены: после альфирования в графите - фазы TiO2; Ti3O; TiN. После альфирования в вакууме - TiO2; Ti6O11. В альфированном слое после обработки в графите выявлены зерна α - твердого раствора, интерметаллиды Ti-Al-V, Ti-V и Ti-Al; в альфированном слое после обработки в вакууме содержится больше титана, также выявлены участки со 100 % (ат.) титана; видна область твердого раствора (α) и интерметаллиды Ti-Al-V, Ti-V и Ti-Al. Толщина оксидированного слоя составляет в среднем 103,6 мкм (графит), а в вакууме - 66,8 мкм. Средний размер зерна в слое составляет 17,2 мкм (графит); 6,0 мкм (вакуум). Установлено, что химико-термическая обработка (альфирование) способствует существенному повышению микротвердости в диффузионном слое. На поверхности получена твердость HV580 (вакуум) и HV724 (графит). Альфирование в графите и вакууме обеспечивает износостойкость изделия, однако лучший результат получен после альфирования в вакууме. Обе технологии улучшают свойства, но выгоднее проводить альфирование в вакууме, так как в этом случае процесс проводят в течение 2-х ч вместо 8 ч в графите. Альфирование (оксидирование) обеспечивает износостойкость сплава ВТ6, что способствует надежной работе изделия при эксплуатации.