влияние поверхностной структуры формируемой в процессах ионного изотирования и нанесения покрытий системы TIN на химические и электрохимические свойства титановых сплавов

Влияние поверхностной структуры формируемой в процессах ионного азотирования и нанесения покрытий системы титан – азот на химические и электрохимические свойства титановых сплавов
Введение
2. Взаимодействие титана с газами
2.1 Свойства титана
2.1. Взаимодействие титана с газами
2.1.1. Взаимодействие титана с кислородом
2.1.2. Взаимодействие титана с азотом
3. Поверхностная обработка титановых сплавов
3.1. Химико-термическая обработка титановых сплавов
3.2. Ионное азотирование (тлеющий разряд)
3.2.1. Ионное азотирование в тлеющем разряде
3.2.2. Свойства азотированных титановых сплавов
3.3. Вакуумная ионно-плазменная обработка
3.3.1. Вакуумное азотирование с активирующим нагревом
3.3.2. Вакуумное нанесение покрытий системы титан-азот
Список использованной литературы

Далее, вплоть до слоя основного металла, находится только α-твердый раствор (для α-сплавов) и (α+β)-твердый раствор для (α+β)-сплавов.
В зоне твердых растворов азота присутствует ε-фаза в α- и (α+β)-сплавах в виде включений в объем зерен. Как и в случае нелегированного титана, количество включений ε-фазы растет с повышением температуры ионного азотирования.
Особенности азотирования сплавов с β-структурой является образование зоны подслоя, состоящей из весьма крупных частиц, обогащенной азотом α-фазы, имеющей характерную игольчатую форму и расположенных перпендикулярнограницам частиц β-фазы.
Такая морфология азотированного слоя неблагоприятно сказывается на эксплуатационных параметрах азотированного слоя.
Кроме того необходимо сказать, что после азотирования при температуре выше температуры полиморфного α↔β превращения однородный подслой α-фазы получается незначительной толщины (около 5 мкм), что вызвано высоким содержанием β-стбилизирующих элементов в сплаве, которые в свою очередь существенно ослабляют альфирующее действие азота.
Изучение поверхностной микротвердости азотированных сплавов титана от температуры насыщения и в разных газовых средах азотирования позволило выявить следующие общие закономерности:
1) С повышением температуры азотирования твердость поверхности титановых сплавов растет, что связано с наличием на поверхности слоя нитрида, толщина которого также увеличивается с повышением температуры азотирования;
2) Нитридный слой на поверхности изделий при одних и тех же температурно-временных режимах больше в случае проведения азотирования в азоте, чем в атмосфере смеси азота с другими газами;
3) С повышением температуры ионного азотирования зерна нитридной фазы укрупеяются, приобретая ячеистый характер. При этом рост некоторых зерен подавляется соседними зернами с более благоприятной ориентацией. Обычно зерна направлены перпендикулярно к насыщаемой поверхности и растут вглубь металла, о чем свидетельствует наблюдаемая микроскопическими методами столбчатая структура зерен.
Влияние элементов, легирующих титановые сплавы, на свойства азотированного слоя также достаточно полно изучено в работах Понайоти Т.А. и других исследователей этой школы в 90-х годах. При анализе изменения свойств азотированного слоя подтверждалось положение, о том что высокая твердость диффузионной зоны азотированного слоя обусловлена не только твердорастворным упрочнением, но и гетерогенизацией структуры вследствие выделения в ней большого количества высокодисперсных включений ε-фазы. Это означает, что соблюдается принципальная схема упрочнения, характерная для чистого титана.
В работах Понайоти Т.А. определено влияние каждого из основных легирующих компонентов замещения титановых сплавов на структуру и толщину диффузионной зоны. Опираясь на выведенные закономерности, можно ориентировочно оценивать и другие свойства титановых сплавов, прошедших ионное азотирование.
Влияние алюминия было изучено на сплавах АТ3, ВТ5 и АТ6, которые содержат соответственно 3, 5 и 6 % алюминия. Оказалось, что с увеличением содержания в сплаве алюминия, толщина диффузионной зоны увеличивается за счет увеличения ускорения процесса диффузии в сплаве по сравнению с чистым титаном. Добавка марганца в количестве 1,5 % (это сплавы АТ3 и ОТ4) при одинаковом содержании алюминия – 3,5% вызывает замедление диффузии азота в сплав. Влияние ванадия рассмотрено при сравнении сплавов АТ6 (ванадия в составе сплава нет) и ВТ6, в которых содержание алюминия было равным. Введение 5% ванадия в сплав ВТ6 приводит к снижению толщины азотированного слоя от 205 до 75 мкм.
Влияние введения молибдена рассмотрено на сплавах АТ6 и ВТ8, причем в сплаве АТ6 молибден отсутствует, а в сплаве ВТ8 содержится 3,5 % молибдена. Толщина диффузного слоя на сплаве ВТ6 несколько меньше, чем на сплаве АТ6, но степень уменьшения значительно меньше, чем в случае введения в состав сплава ванадия. Легирование титановых сплавов цирконием по опытам сс сплавами ВТ8 и ВТ9 показывает, что введение циркония снижает толщину диффузной зоны (в сплаве ВТ8- нет циркония, а в сплаве ВТ9 содержится около 1,5% циркония). На этих же сплавах и сплаве ВТ3-1 рассмотрено влияние хрома. Оказалось, что введение хрома (сплав ВТ3-1) уменьшает толщину диффузного слоя, даже в большей степени, чем ванадий.
Изучение коррозионной стойкости титановых сплавов показало, что ионное азотирование любых тиановых сплавов приводит к повышению их коррозионной стойкости. Приэтом исследования Понайоти Т.А. и Соловьева Г.В. также показали, что на коррозионную стойкость оказывает влияние среда азотитрования и, следовательно, структура азотированного слоя. Так после азотирования в среде азота коррозионная стойкость ниже, чем коррозионная стойкость после азотирования в среде азота с аргоном. Очевидно, это следует объяснить тем, что при азотировании в среде азота формируется диффузная зона большей толщины, а нитридная зона в случае азотирования в смеси газов имеет меньшую глубину (примерно 5 и 1,5 мкм).
В работах по изучению поведения титановых сплавов в коррозионных средах и по изучению их химической устойчивости высказано положение, объясняющее влияние состава газовой среды на электрохимические свойства азотированных слоев. Это положение подтверждается фактическими измерениями глубины азотированного слоя и его состава. Согласно положению считают, что при азотировании в среде азота образуется тонкий слой нитрида титана, тормозящий диффузию азота в металл и обладающий при очень высокой твердости значительной хрупкостью и плохой адгезией. Следствием этих свойств нитрида титана азотированный слой плохо проявляет себя в условиях трения.
Из работ по изучению коррозии титана и титановых сплавов известно, что легирующие элементы могут влиять на коррозионную стойкость в двух направлениях, во-первых, непосредственно на анодные или катодные процессы, и, во-вторых, через структурные изменения, происходящие при легировании. Изучение влияния легирования проводили согласно, выработанному Гуляевым Б.Б., правилам выявления оптимальных составов сплавов путем сопоставления диаграммм состояния с показателями коррозии. Все элементы, используемые для легирования титана, разделены на несколько групп по влиянию их на коррозионную стойкость. К первой группе отнесены легко пассивирущиеся элементы – молибден, тантал, ниобий и цирконий, которые повышают коррозионную стойкость сплава. Во вторую группу входят эвтектоидные β-стабилизаторы – хром, марганец, никель, железо, которые снижают, либо сохраняют коррозионную стойкость в окислительной среде при небольшом легировании. В следующую группу входят α-стабилизаторы – алюминий, олово, кислород, углерод и азот. Добавки 5-6 % алюминия в сплавы способствуют снижению коррозионной стойкости, причем наблюдается коррозионное растрескивание. Кислород и углерод, как известно, увеличивают опасность хрупких разрушений сплавов, так как являются элементами внедрения. Но во всех работах указывается на то, что существенного повышения коррозионной стойкости можно добиться, если кислородом и азотом проводить поверхностное насыщение. При этом указывается на опасность чрезмерного насыщения поверхности кислородом, которое может привести к поверхностному коррозионному растрескиванию. Работ посвященных влиянию легирования оловом и азотом на коррозионные свойства титановых сплавов практически нет. Коррозионные свойства титановых сплавов, прошедших поверхностное азотирование, изучают при решении задач по разработке конкретных составов с определенным комплексом свойств технологии производства. Чаще всего электрохимические и коррозионные свойства рассматривают в плане изменения фрикционных показателей для медицинских титановых сплавов или коррозионной устойчивости к морской воде.
В связи с тем, что ионное азотирование титановых сплавов позволяет получить изделия с требуемым комплексом свойств, для разработки технологических процессов, имеющих оптимальные режимы азотирования, проводятся детальные исследования, основывающиеся на основных положениях ионного азотирования в тлеющем разряде, разработанные Арзамасовым Б.Н. и Понайоти Т.А.
В работе [13] на основе изучения причин низкой износостойкости титановых сплавов показано, что наиболее целесообразным способом поверхностного упрочнения титановых сплавов является метод химико-термической обработки в низкотемпературной плазме тлеющего разряда. Указаны достоинства этого метода по сравнению с традиционными методами, основными из которых являются значительное ускорение процесса диффузионного насыщения, что позволяет снизить температуру обработки и использовать безводородные газовые среды, и возможность получения высококачественных диффузионных слоев необходимого фазового состава. В этой работе представлены материалы по закономерностям формирования диффузионного слоя при ионном азотировании и ионном альфировании альфа – и бета-титановых сплавов (ВТ-1, ВТ-1-00, ОТ4, АТ3, АТ6, ВТ5, ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ16, ВТ20) в различных газовых средах с целью разработки научно обоснованных технологических процессов поверхностного упрочнения различных изделий современной техники для обеспечения их работоспособности.
В работе [14] также представлены результаты изучения режимов ионного азотирования на структуру и свойства альфа- и (альфа+бета)-титановых сплавов. Установлено, что в результате такой обработки образуется тонкий менее 7 мкм слой нитрида титана. Обнаружено, что между слоем нитрида титана и сплавом существует диффузионная зона шириной порядка 0,25 мм, который представляет собой твердый раствор азота в титане. Подтверждается тот факт, что толщина слоя твердого раствора определяется условиями ионного азотирования и зависит от содержания азота и давления газовой среды. С увеличением давления и содержания азота толщина диффузионной зоны уменьшается. Износостойкость поверхности Ti-сплавов после ионного азотирования зависит от содержания азота в газовой среде. Наибольшей износостойкостью обладают образцы, обработанные в среде с минимальным содержанием азота.
Высокая эффективность ионного азотирования в тлеющем разряде подтверждается также исследованиями Лукиной Е.А. [15]. Выбор ионного азотирования в тлеющем разряде как наиболее эффективного способа улучшения фрикционных свойств применяемых в медицине титановых сплавов базируется, во-первых, на том, что этот способ дает возможность образовать на сплаве достаточно протяженный слой нитрида титана, обеспечивающий его эрозионную стойкость, прочно соединеный через диффузный слой с основным материалом. Эти соображения подтверждены разработкой практических режимов технологических процессов изготовления изделий из сплавов ВТ22 и В20, которые имеют высокие показатели по сопротивлению износу. Лукина Е.А. исследовала современными методами структуру титановых сплавов и показала, что при ионном азотировании в поверхностном слое происходит формирование соединений в полном соответствии с диаграммой состояния титан-азот. В процессе обработки α-титановых сплавов происходит образование твердого раствора внедрения азота в α-фазе. а для двухфазных сплавов характерно иницируемое азотом происходит β→α превращение с образованием на поверхности слоя нитридов от состава Ti2N до состава TiN.
Ионное азотирование титановых сплавов ВТ18 и ВТ20 в азоте и аргоне, содержащем азот, позволило установить также получение нитридного слоя меньшей толщины возможно при использовании аргона. Это, как установлено и в предыдущих исследованиях, приводит к ускорению процесса азотирования титановых сплавов. Изучение твердости на поверхности сплавов в разных средах показало, что при азотировании в азоте твердость выше, чем при азотированни в аргоне. Кроме того твердость резко изменяется по толщине слоя при азотировании в азоте, что связано с образование более значительного слоя нитрида титана. Отмечено в этой работе, образование нитрида титана делает поверхность более хрупкой.
В работе [16] приведены материалы, являющиеся развитием предыдущих работ этих авторов. Приведенные результаты позволили установить закономерности формирования структуры диффузионных слоев на α- и (α+β)-сплавах титана после ионного азотирования. Проанализировано влияние технологических факторов обработки на структуру и свойства получаемых слоев. Показаны принципы управления их структурой в результате изменения азотного потенциала насыщающей среды. Определены предельно допустимые температтуры ионного азотирования данных сплавов с цельюповышения износостойкости и сохранения механических свойств и геометрических параметров деталей.
В [17] также приведены результаты исследования, в котором показано, что титановые сплавы занимают важное место среди современных высокопрочных конструкционых материалов вследствие уникального сочетания физических, химических, механических и технологических свойств, но при этом они харктеризуются низкими показателями сопротивления изнашиванию. В связи с этим поиск путей повышения долговечности деталей из различных титановых сплавов, работающих в условиях абразивного и эрозионного изнашивания, остается актуальной проблемой. В работе приведены результаты, показавшие, что применение ионного азотирования (α+β)-сплавов Ti при низких температурах, соответствующих температурам старения (500-650 °С), позводяет повысить износостойкость сплавов. В работе приведены конкретные режимы обработки титановых сплавов, обеспечивающие получение упрочненных слоев необходимой толщины и качества, с целью повышения сопротивления абразивному и эрозионному изнашиванию при сохранении механических характеристик самих сплавов за счет того, что азотирование проводится при температурах соответствующих режимам старения сплавов.
В работе [17] изучено влияние дисперсности структуры сплава ВТ20 на процесс ионного азотирования. Сравнивались состояние поверхности, фазовый состав, глубина диффузионной зоны и микротвердость поверхностных слоев. Полученные зависимости можно использовать при выработке практических оптимальных режимов азотирования сплавов в зависимости от их исходной структуры.
В работе [18] методами измерения контактной разности потенциалов и микротвердости исследовали влияние шероховатости поверхности титановых сплавов на процесс ионного азотирования. На основе полученных результатов даны практические рекомендации по оптимальным режимам очистки и активации поверхностей перед ионным азотированием, и предложены наиболее благоприятные режимы ионного азотирования.
В [19] исследовано влияние различных технологических факторов ионного азотирования (температуры, продолжительности, давления и состава газовой среды) на структуру, фазовый состав и свойства диффузионных слоев. Показано, что давление азота в камере существенно влияет на толщину диффузионной зоны, зависимость последней имеет экстремаольный характер, наибольшую толщину азотированного слоя у титана можно получить в смеси азота, разбавленного аргоном. Установлено, что достигнутую глубину диффузионного слоя у титана ВТ1-0 можно получить при небольших выдержках и сравнительно невысоких температурах. Установлена эффективность применения тлеющего разряда для интенсификации процесса газового азотирования титана.
В работе [20] проанализированы технологические возможности поверхностного упрочнения титановых сплавов ионным азотированием и проведено сравнение результатов ионного азотитрования и азотирования способом газонасыщения.
О результативности того или иного способа азотирования исследователи судят по характеру изменения эксплуатационных свойств изделий после азотирования поверхности, а также по фазовому и структурному составу поверхностного слоя. Для оценки состава слоя используют рентгеноструктурные методы исследования на дифрактометре ДРОН-1 (Fe-излучение), которое позволяет выявить в поверхностном слое сплавов наличие той или иной фазы соответствующей диаграмме состояния титан-азот. Кроме того для оценки свойств азотируемых сплавов проводят измерения микротвердости азотируемого слоя.
В связи с тем, что азотирование поверхности деталей из титана или титановых сплавов проводят с целью получения изделий с более высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью, проводятся исследования по установлению взаимосвязи состава поверхностных слоев с химическими и электрохимическими свойствами. Однако установление таких взаимосвязей из-за сложности измерения электрохимических свойств титановых изделий, крайне затруднительно. Общим положением является то, что считают необходимым создавать услоия для получения нитрида титана небольшой толщины и при этом отслеживают прочность соединения слоя нитрида титана и диффузной зоны, представляющей твердый раствор азота в титане. Титановые изделия, предназначенные для работы в агрессивной среде – морская вода испытывают на коррозионную прочность по потере веса образцов. Кроме того о коррозионной стойкости судят по испытаниям на изгиб азотированных образцов и образцов после выдержки в коррозионной среде.
В основном, в работах приводятся зависимости для определенных диапазонов изменеия состава и свойств изделий, прошедших азотирование в определенных условиях.
3.3. Вакуумная ионно-плазменная обработка
3.3.1. Вакуумное азотирование с активирующим нагревом
В последние годы благодаря развитию техники вакуумирования стали развиваться вакуумного ионно-плазменного азотирования. Первые простые установки вакуумного ионно-плазменного азотирования нашли применение благодаря конструктивным особенностям – отсутствию нагревателей сопротивления, отсутствие футеровки, которую нет необходимости нагревать при этом способе азотирования. На этих установках проводят активизацию процесса тлеющим разрядом в газовой среде, что позволяет проводить очистку поверхности и ускорять насыщение поверхности азотом.
В то же время отмечают, что оборудование для вакуумного азотирования требуется достаточно дорогое и поэтому ионно-плазменные методы, являюсь очень эффективными методами поверхностного упрочнения титановых изделий, но и достаточно дорогими. Это позволяет применять ионно-плазменные методы только для ответственных деталей, эксплуатация которых происходит при высоких температурах и в средах, приводящих к окислительному и адгезионному износу.
Сущность ионно-плазменного азотирования заключается в том, что в плазму превращают наносимый металл, который затем в среде реакционного газа, которым служит азот, оседает на поверхности деталей в виде нитрида титана. Ионно-плазменное осаждение можно проводить при термическом испарении, катодного или ионно-плазменного распыления или с помощью бомбардировки поверхности из частиц напыляемого нитрида титана.
При катодном способе распыления используют камеру с двумя электродами. В камере создают вакуум и заполяняют камеру реакционным газом. После чего на электрод-деталь подают отрицательный потенциал, что приводит к испарению загрязнений и таким образом происходит подготовка поверхности детали к нанесению покрытия, т.е. поверхность детали очищается в газовом разряде путем бомбардировки ионами. Следующим этапом является испарение материала, для чего отрицательный заряд подают на испаряемый материал – титан, котрый испаряется и ионизуется в плазме разряда. В камере ионизованные частицы титана образуют нитриды, котрые и осаждаются на поверхности детали. Таким образом, создается нитридное покрытие. В связи с тем, что скорость движения осаждаемых частиц очень высокая и достигает порядка 10 км/с, прочность их сцепления с основой оказывается весьма высокой. Для ускорения движения частиц при ионно-плазменном активирующим нагревом применяют в ряде случаев наложение электрического поля.
В работе [21] по исследованию технологии низкотемпературного ионного азотирования на структуру и свойства сплавов титана показано, что азотирование с электронным нагревом α-Ti и α+β-сплавов при 500 -550 °С приводит к образованию на поверхности слоев δ-TiN толщиной менее 5 мкм с пониженным параметром решетки а=0,423-0,424 нм, что свидетельствует о его дефектности по азоту и об отсутствии значительных сжимающих напряжений по сравнению с TiN, полученным ионновакуумным способом получения покрытий. Повышение температуры азотирования приводит к образованию наряду с δ-TiN, также и ε-Ti2N нитрида с гексагональной решеткой, относительное содержание которого увеличивается с температурой. Результаты исследования процессов ионного азотирование при температуре ≥600°С приводит к формированию интенсивной базисной текстуры α-Ti с полюсной плотностью 6-8 единиц в результате рекристаллизации, которая происходит в результате стимулированной диффузии.
В работе [] (15) представлены результаты влияния режимов азотирования на свойства титановых сплавов ВТ6 и ВТ16 с (α+β) структурой, различающихся содержанием молибдена. Исследование показало, что в результате изменения концентрации легирующих элементов меняется фазовый состав твердого раствора замещения. Опыты показали также, что эффективность азотирования заметно повышается при разбавлении азота аргоном, поскольку это препятствует возникновению «запорного слоя» из нитрида титана. Кроме того авторы показали что, отжиг изделий влияет на структуру и толщину покрытия из нитрида титана.
В работе [22] исследовано взаимодействие промышленных титановых сплавов с однофазной α структурой -ВТ-1 и ВТ5 и β- структурой - ТС6, а также с двухфазной (α +β)-структурой, содержащей разное количество β-фазы - ВТ20, ВТ6, ВТ3-1, ВТ23, ВТ22, с азотом в процессе низкотемпературного ионного азотирования при 550 и 600 °С. Показано, что исходный фазовый состав, степень легирования фаз и структура оказывают существенное влияние на протяженность диффузионной зоны с α-структурой и количество поверхностных нитридов ε- и δ-фаз. Выделена группа сплавов с содержанием в (α +β)-структуре до 30% β-фазы.
Данные сплавы могут быть использованы как основа для создания материалов с поверхностной градиентной структурой путем поверхностного легирования азотом методами низкотемпературного ионно-плазменного азотирования.
В последнее время широко распространяется подход комбинированного применения методов азотирования для формирования износостойких покрытий на титановых сплавах.
В работе [] ( ) базовым методом в этом исследовании было выбрано газовое азотирование, которое комбинировали с азотированием в тлеющем разряде и с ионной имплантацией. Авторы высказывают положение, что последовательное сочетание газового азотирования и ионного азотитрования в тлеющем разряде не только повышает износостойкость изделий за счет формирования на поверхности защитных нитридных слоев, но также и обеспечивает сохранение механичечских свойств титановой матрицы.
Применение ионной имплантации азота в сочетании с последующим покрытием нитридом титана ТiN применяют также в технологии изготовления лопаток ротора и статора компрессора из титановых сплавов и стали обеспечивает увеличение предела выносливости на 14 %. В сравнении с серийной технологией обработки, ионная имплантация с последующим покрытием увеличивают эрозионную стойкость в 1,25-2,5 раза, коррозионную стойкость в 18-20 раз.
3.3.2. Вакуумное нанесение покрытий системы титан-азот
Вакуумные ионно-плазменные технологии позволяют производить покрытие различных материалов высокотвердым и плотным нитридом титана, причем этот способ обеспечивает высокую адгезию покрытий. Кроме того этот способ обеспечивает создание многокомпонентных композиционных покрытий – нитрида, оксинитридных. карбонитридных. Процесс ионно-плазменного нанесения покрытий нитрида титана представляет низкоэнергетическое насыщение поверхности изделия легируемым веществом и обеспечивает глубокое проникновение внедряемого вещества при незначительном повышении температуры процесса. Невысокая температура поверхности при проведении процесса обеспечивает сохранение формы изделия и не вызвывает его коробления или разупрочнения.
В установках типа Булат, которые имеются сейчас на многих предприятиях, нанесение покрытий осуществляют следующим образом. При сильноточном низковольтном разряде испаряется материал катода, между анодом и катодом возникает разряд, который протекает уже в парах продуктов эрозии катода. Металлическая плазма выделяется из микропятен катода и в этих зонах возникают высокие температуры и давление газа. Таким способом наносят покрытия не только нитрида титана, но и карбида титана, а также оксида алюминия. В последние годы разработаны плазменные ускорители, которые позволяют сформировать сфокусированный высокоскоростной ионно-плазменный пучок, который сканирует поверхность детали. Покрытия, получаемые этим способом, имеют небольшую толщину, но заметно улучшают качество поверхности по коррозионной стойкости и износостойкости. Этим способом принято обрабатывать детали топливной аппаратуры.
Для сплавов на основе никелида титана, имеющих уникальные по величине эффекты памяти формы и сверхэластичности, также применяют для улучшения их служебных характеристик, покрытие из нитрида титана. Для изделий из никелида титана очень важное значение имеют свойства поверхности и для сохранения поверхности и структуры внутренних границ различных подзон применяют защитные покрытия из нитрида титана. Покрытие нитрида титана проводят различными методами азотирования. В основе их лежит диффузионное насыщение азотом поверхностных слоев сплава. В процессе азотирования титан из внутренних областей поступает к поверхности и при этом образуется сплошной слой мононитрида титана – зона 1. Концентрация азота и никеля возрастает и соответвенно резко снижается температура мартенситного превращения. Если проводят газовое азотирование в атмосфере аммиака, то это позволяет повысить прочность сплава, которое сопровождается снижением пластичности. Причиной снижения пластичности является образование толстых слоев нитрида титана, не сопровождающееся перераспределением никеля в сплаве.
Структуру образующегося при ионном азотитровании сплава никелида титана авторы представляют схематически следующим образом.
1 δ-TiN
190 мкм 2 δ-TiN+ Ti 4 Ni 2N+ Ti3Ni4 + B2Ti Ni
3 Ti2 Ni2 N+ B2TI Ni B2Ti Ni B19 + B 2 B19
Такое градиентное распределение компонентов в поверхностном слое никелида титана было установлено с помощью рентгеноструктурного анализа. Авторы считают, что именно это коррелирует с изменениями микротвердости в зоне азотирования. При переходе к межфазной подзоне B2TiNi наблюдается высокая микротвердость, хотя это соединение микроскопически не удается обнаружить. Наблюдаемое сложное строение диффузной зоны обусловлено перемещением нескольких потоков при азотировании, в результате такого перемещения пар ионов в диффузном слое возникли фазовые области, характерные для диаграммы состояния состав-температура. После азотирования в эквиатомном никелиде титана, который в исходном состоянии имеет мартенситную структуру (B19), формируется широкая диффузная зона со сложной гетерогенной структурой и переменным по глубине фазовым составом. Вторая диффузная зона структуру композита и граничит с мартенситной зоной центральных областей сплава и имеет слоистую структуру.
Список использованной литературы
1. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Металлургия.-1985.- 720 с.
2. Арзамасов Б.Н. Материаловедение. – М.: Машиностроение.- 2002.-389 с.
3. Горощенко Л.Г. Химия титана.- Киев: Наукова Думка.- 1972.- 254 с.
4. Горынин И.В., Чечулин Б.Б. Титан в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990, 400 с.
5. Арзамасов Б.Н. Научные основы материаловедения.- М.: МГТУ им. Баумана.-1994. 385 с.
6. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1965.- 430 с..
7. Металловедение и термическая обработка. Справочник. – М.: Металлургия.- 1961.- 605 с. Echessahar E., Bars J.P. Titanium nitrogen Phase diagram and diffusion Phenomena./Proc.5-th Int. Conf. of Titanium. Munich, 1984., v.3, p.1423-1430.
8. Арзамасов Б.Н., Лахтин Ю.М. Химико-термическая обработка металлов. – М.: Металлургия.- 1985.- 311 с.
9. Теория и технология азотирования. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. и др. – М.: Металлургия, 1991. – 320 с.
10. Арзамасов Б.Н., Панайоти Т.А. Ионная химико-термическая обработка сплавов. – Изд. МГТУ им. Баумана.- 1999.- 400 с.
11. Панайоти Т.А. Азотирование высокопрочных сталей и сплавов в тлеющем разряде. М.: Машиностроение.- 1989.- 39 с.
12. Титановые сплавы для морской техники. Л.: Политехника.- 2007.- 384 с.
13. Арзамасов Б.Н., Панайоти Т.А., Громов В.И. Ионная химико-термическая обработка титановых сплавов. Сборник статей и тезисов докладов.- М.: Изд-во МГУП, 2002. – С. 208-209.
14. Арзамасов В.Н., Громов В.И., Сосков М.Д. Влияние режимов ионного азотирования на структуру и свойства титановых сплавов// Металловедение и термическая обработка металлов: материалы отчетной конференции-выставки. – 2002.- №5. –С. 26-28.
15. Лукина Е.А. Закономерности формирования структуры при ионно-вакуумном азотировании титановых сплавов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М.: МАТИ-РГТУ, 2005.-24 с.
16. Панайоти Т.А., Соловьев Г.В. Ионное азотирование α- и (α+β)-сплавов титана//Серийное машиностроение: Вестник МГТУ.-2002.-№1.-С.15-24.
17. Петров Л.М., Лукина Е.А., Гвоздева О.Н. Влияние структурного состояния сплава ВТ20 на процесс ионного азотирования//Сб. Научные труды.-М.: МАТИ-РГТУ, 2004.- №7.-С.48-52.
18. Петров Л.М., Федорова Т.В., Спектор В.С. Исследование влияния различных видов обработки поверхности на эффективность ионного азотирования титановых сплавов//Сб. Научные труды.- М.: МАТИ-РГТУ, 2005.- №9.-С.17-22.
19. Прокошкин Д.А., Панайоти Т.А., Соловьев Г.В. Исследование ионного азотирования титана//Машиностроение.- 2002.- №5.- С. 107-110.
20. Ковалев А.П., Хворостухин Л.А. Повышение работоспособности деталей из титановых сплавов// Сб. Научные труды –М.: МАТИ-РГТУ, 2004- №7, c. 98-103.
21. Давыдов Г.С. Влияние технологии низкотемпературного ионного азотирования на структуру и свойства сплавов титана и сталей. Автореферат дисертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.- М.: МАТИ-РГТУ, 2000.-23 с.
22. Ильин А.А., Скворцова С.В., Петров Л.М. Влияние фазового состава и структуры на взаимодействие титановых сплавов с азотом при низкотемпературном ионном азотировании//Металлы.- 2006, №5.- С. 40-46.
23. Гришков В.Н., Лотков А.И., Тимкин В.Н. Фазовый состав диффузионной зоны никелида титана после ионного азотирования//Физика и химия обработки материалов.-2002.-№1.- С.12-18.
60