Повышение прочности и износостойкости поверхности трения титана и его сплавов посредством фрикционного наноструктурирования и последующего оксидирования

Л.Г. Коршунов, В.Г. Пушин, Н.Л. Черненко

Показано, что деформация в условиях трения формирует в поверхностном слое титана ВТ1-0 и никелида титана нанокристаллическую структуру. Оксидирование при температурах 400-650°С в приводит к образованию в деформированном слое толщиной ~ 10 мкм нанокристаллических частиц окисла TiO2, объемная доля которых составляет десятки процентов, а размер 10-40 нм. Образование нанокристаллической структуры матрица + TiO2 повышает прочность и износостойкость анализируемых материалов. Это обусловлено повышенной твердостью рассматриваемой структуры и ее положительным влиянием в качестве переходного слоя на снижение внутренних напряжений, существующих на границе пленки TiO2 с металлом. Полученные результаты позволяют существенно повысить износостойкость титана и его сплавов.

Электронные микрофотографии структуры поверхностного слоя толщиной несколько мкм титана ВТ1-0: а–б - деформирование трением + нагрев при 450°С, светлопольное (а) и темнопольное в рефлексе (110) окисла TiO2 (б) изображения; в - расшифровка электронной микродифракции.

(Отдел материаловедения, лаб. физического металловедения, авторы: Л.Г. Коршунов, д.т.н., Н.Л. Черненко, с.н.с.; лаборатория цветных сплавов, автор: В.Г. Пушин, д.ф.м.н.) Работа выполнена при частичной финансовой поддержке по гранту РФФИ № 13-03-00056-а, Программы Президиума РАН РАН 12-П-2-1030 «Создание перспективных конструкционных нанофрагментированных и нанофазных сталей и сплавов с повышенным уровнем физико-механических свойств, полученных в результате полиморфных превращений и внешних воздействий».

 

Полный список публикаций по представляемой работе:

  1. Л.Г. Коршунов, В.Г. Пушин, Н.Л. Черненко. Влияние фрикционного нагрева на структуру поверхностного слоя и трибологические свойства никелида титана. ФММ, 112, № 3, 308-319 (2011).
  2. Л.Г. Коршунов, В.Г. Пушин, Н.Л. Черненко. Модифицирование поверхности никелида титана посредством фрикционной обработки и последующего нагрева в воздушной среде. ФММ, 113, № 6, 664-672 (2012).
  3. Л.Г. Коршунов, Н.Л. Черненко. Формирование на поверхности титана износостойкого нанокристаллического слоя, упрочненного частицами TiO2 (рутила). ФММ, 114, № 9, 859-868 (2013).
  4. Л.Г. Коршунов, Н.Л. Черненко, В.Г. Пушин. Способ модификации поверхности титана. Заявка на изобретение № 201252580/02(083785) от 06.12.2012. Решение о выдаче патента на изобретение от 21.08.2013.
  5. Л.Г. Коршунов, В.Г. Пушин, Н.Л. Черненко, В.В. Макаров. Повышение прочности и износостойкости никелида титана и титана ВТ1-0 за счет формирования в их поверхностном слое нанокристаллической структуры, содержащей частицы рутила. Тезисы докладов 54 Международной конференции "Актуальные проблемы прочности". Россия. Екатеринбург. Изд. ИФМ УрО РАН. С. 10.