Page 92 - Zmist-n3-2015-new

Методика исследований. Изучали образцы размером 20×20×2 mm из
(a+b)-титанового сплава ВТ6 (Ti–4Al–6V). Для формирования исходного струк-
турно-фазового состояния (снятия напряжений, удаления водорода, гомогениза-
ции и стабилизации структуры) предварительно полированные образцы (R а =
= 0,08 mm) отжигали в вакууме по режиму: T = 800°С, t = 2 h, P = 0,05 mPa, ско-
3 –1
рость собственного натекания в вакуумную систему I = 0,1 mPa×dm ×s .
При термоводородной обработке образцы насыщали водородом до концент-
рации 0,7 vol.% в установке Сивертса при 850°С. Для вакуумного отжига при
625°С использовали печь модели “ВЕГА-3М”. Время выдержки выбирали таким
образом, чтобы содержание водорода в процессе дегазации уменьшалось до бе-
зопасной концентрации (~0,006%). Его концентрацию после вакуумного отжига
определяли на спектрографе ИСП-51 с приставкой МОРС-1/2048/PCI.
Азотировали при температуре 750°С в молекулярном азоте атмосферного
давления и в разреженном до 1 Pa динамическом потоке. Продолжительность
изотермической выдержки при насыщении 1; 5 и 10 h. В отличие от традицион-
ного азотирования, до температуры изотермической выдержки образцы нагрева-
ли в вакууме 10 mPa [13], чтобы устранить природные оксидные пленки и исклю-
чить их образование на стадии нагрева. Скорость нагрева ~150°С/h. После выдерж-
ки образцы охлаждали в азоте с печью (средняя скорость охлаждения ~100°С/h),
а при достижении температуры 500°С систему вакуумировали.
Использовали газообразный азот технической чистоты, содержащий не бо-
3
лее 0,4 vol.% кислорода и не более 0,07 g/m паров воды. Перед подачей в реак-
ционную камеру его очищали от влаги и кислорода, пропуская через капсулу с
силикагелем при комнатной температуре, а затем – через титановую стружку,
нагретую на 50°С выше температуры насыщения. Через каждые 3–4 обработки
для восстановления эффективности очистки силикагель “сушили” при 180°С в
течение 3…4 h, а титановую стружку заменяли новой.
Структуру поверхности и матрицы сплава исследовали с помощью металло-
графического микроскопа “Epiquant”, оснащенного камерой и компьютерной
приставкой с фиксацией изображения в цифровом виде. Состав поверхностных
пленок определяли на дифрактографе ДРОН-3.0 в монохроматическом CuK a -из-
лучении с фокусировкой по схеме Брэгга-Брентано. Полученные дифрактограм-
мы анализировали по методу Ритвельда, используя программные пакеты Powder
Cell 2.4 и FullProf, с помощью которых устанавливали положение дифракцион-
ных максимумов отражения и идентифицировали их по данным картотеки
JCPDS-ASTM. Поверхностное упрочнение определяли на микротвердомере
ПМТ-3М при нагрузке на индентор 0,49 N, а шероховатость поверхности – на
профилометре модели 170621.
Трибологические характеристики поверхности изучали на линейном трибо-
метре, предназначенном для лабораторной оценки антифрикционных и противо-
износных свойств смазочных и конструкционных материалов, а также покрытий
в условиях возвратно-поступательного перемещения трущихся тел. Реализовали
трение при линейном контакте образцов по схеме “торец неподвижного цилиндра
(контртело) – осциллирующая пластина (тело)”. В качестве контртела испытыва-
ли сталь 12Х18Н10Т и полиэтилен марки “ХИРУЛЕН” (ultrahigh molecular weight
2
–1
polyethylene (UHMWPE)) при нагрузке 0,354 kg/mm , частоте осцилляций 30 min
и температуре 24°С. Смазывали, погружая трибосочленение в 0,9% изотоничес-
кий раствор хлорида натрия. Результаты испытаний обрабатывали методами ма-
тематической статистики.
Результаты исследований. Исходная шероховатость поверхности образ-
цов, в том числе и после ТВО, соответствует 11 классу (R a = 0,08 mm) согласно

91