Page 91 - Zmist-n3-2015-new

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 3. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 669.295’71’292:621.785.062:620.178.162.42
АНТИФРИКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИТАНОВОГО
СПЛАВА ВТ6 ПОСЛЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ И
ПОСЛЕДУЮЩЕГО АЗОТИРОВАНИЯ

1
1
2
И. Н. ПОГРЕЛЮК , С. В. СКВОРЦОВА , В. Н. ФЕДИРКО ,
2
1
1
В. С. СПЕКТОР , А. Г. ЛУКЬЯНЕНКО , О. В. ТКАЧУК
1
Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко НАН Украины, Львов;
2
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования “МАТИ – Российский государственный технологический
университет им. К. Э. Циолковского”, Москва, Россия
Испытаны азотированные образцы титанового сплава ВТ6 в состоянии поставки и
после термоводородной обработки. Выявлено, что такая обработка повышает их из-
носостойкость в паре с нержавеющей сталью 12Х18Н10Т и со сверхвысокомолеку-
лярным полиэтиленом марки “ХИРУЛЕН” при трении без смазки на 27…31%, а в
0,9% NaCl – на 23…30%. В режиме трения со смазкой (в этом растворе) эффект
улучшения антифрикционных характеристик выражен менее.
Ключевые слова: титановый сплав, термоводородная обработка, азотирование,
трение, коэффициент трения.
В настоящее время титановые сплавы практически не применяются для из-
готовления изделий, функционирующих в условиях высоких фрикционных нагру-
зок, а в некоторых случаях – в сочетании с усталостными нагрузками и агрессив-
ными средами. Это обусловлено, в основном, двумя причинами: параметрами
объемной структуры исходных полуфабрикатов, которые не обеспечивают доста-
точной прочности и твердости, и наличием тонкой оксидной пленки на поверх-
ности, которая легко разрушается при интенсивном трении, а ее отделившиеся
фрагменты приводят к катастрофическому износу компонентов пары трения [1–4].
Поэтому их применение в областях техники (авиация, двигателестроение, меди-
цина, химическая промышленность и др.) неоправданно ограничено.
Экономно легированные (a+b)-титановые сплавы, в частности сплав ВТ6,
термически упрочняются слабо, а после традиционных методов пластической
деформации в них сформируется структура с размерами зерен не менее 2…3 mm,
что не обеспечивает достаточной твердости [5–7]. Изменением объемной струк-
туры материала при обратимом легировании водородом можно образовать струк-
туру с размером зерен меньше одного микрона [8, 9] и повысить прочностные ха-
рактеристики этих материалов.
Сплав ВТ6 широко применяют для изготовления имплантатов, в частности,
шарового сочленения тазобедренного сустава, где он работает в паре с нержаве-
ющей сталью, а и в современных имплантатах – со сверхвысокомолекулярным
полиэтиленом марки “ХИРУЛЕН”. Однако он, как и все титановые сплавы, име-
ет относительно низкую износостойкость [4, 10]. Для ее повышения используют
поверхностную обработку, в частности, азотирование [11, 12].
Цель работы – изучить влияние термоводородной обработки (ТВО) и после-
дующего азотирования на антифрикционные характеристики титанового сплава
ВТ6 при трении без смазки и в 0,9% NaCl.

Контактная особа: И. Н. ПОГРЕЛЮК, e-mail: pohrelyuk@ipm.lviv.ua
90