Введение
1 Поверхностное упрочнение титановых сплавов (аналитический обзор) 16
1.1 Структура и свойства титановых сплавов 17
1.1.1 Классификация легирующих элементов 21
1.1.2 Классификация титановых сплавов 23
1.1.3 Износостойкость и антифрикционные свойства титановых сплавов 27
1.2. Методы упрочнения титановых сплавов 29
1.2.1 Поверхностное упрочнение титана с использованием лазерного луча 33
1.2.2 Поверхностное электронно-лучевое упрочнение титановых заготовок в вакуумных камерах 40
1.2.3 Вневакуумная электронно-лучевая наплавка износостойких покрытий на заготовки из титана и титановых сплавов 41
1.3 Роль карбидов титана и ниобия в поверхностном упрочнении титановых сплавов 47
1.3.1 Особенности упрочнения сплавов дисперсными частицами 47
1.3.2 Сплавы Ti-C 48
1.3.3 Сплавы Ti-Nb-C 51
1.4 Выводы 56
2 Материалы и методы исследования 58
2.1 Материалы исследования 58
2.2 Оборудование и режимы вневакуумной электронно-лучевой наплавки углеродсодержащих порошковых смесей 62
2.2.1 Устройство ускорителя электронов ЭЛВ-6 62
2.2.2 Технология модифицирования поверхностных слоев 64
2.2.3 Технологические режимы вневакуумной электронно-лучевой обработки 68
2.3 Методы исследования структуры материалов 71
2.3.1 Оптическая металлография 71
2.3.2 Растровая электронная микроскопия и микрорентгеноспектраль-ный анализ 72
2.3.3 Просвечивающая электронная микроскопия 72
2.3.4. Рентгенофазовый анализ 73
2.4 Исследования механических свойств модифицированных материалов 73
2.4.1 Дюрометрические исследования 74
2.4.2 Наноиндентирование 6 74
2.4.3 Испытания на ударную вязкость 674
2.4.4 Износостойкость материалов в условиях трения о нежестко закрепленные абразивные частицы 875
2.4.5 Износостойкость материалов в условиях трения о закрепленые частицы абразива 577
2.4.6 Определение износостойкости материалов в условиях трения скольжения 279
2.5 Анализ топографии поверхности изнашивания 79
3 Структурные исследования поверхностных слоев титана, полученных методом вневакуумной электронно лучевой наплавки углеродсодержащих порошковых смесей 81
3.1 Рентгенофазовый анализ наплавленных слоев 82
3.1.1 Рентгенофазовый анализ наплавленного слоя, сформированного при наплавке смеси порошков титана и графита 82
3.1.2 Рентгенофазовый анализ слоя, сформированного при наплавке порошков карбидов 84
3.1.3 Рентгенофазовый анализ слоя, сформированного при наплавке смеси порошков титана, ниобия и графита
3.2 Структурные исследования поверхностных слоев титана, сформированных при наплавке смеси порошков титана с графитом 90
3.2.1 Однослойная наплавка смеси порошков титана и графита 90
3.2.2 Двухслойная наплавка смеси порошков титана и графита 103
3.2.3 Однослойная наплавка смеси порошков титана, ниобия и графита.. 106
3.3 Структурные исследования поверхностных слоев титана, сформирован
ных при наплавке порошков карбидов титана и ниобия 110
3.3.1 Однослойная наплавка порошка карбида титана 110
3.3.2 Двух- и трехслойная наплавка порошка карбида титана 113
3.3.3 Одно- и двухслойная наплавка порошковых смесей, содержащих карбид ниобия 114
3.4 Структурные исследования наплавленных слоев методом просвечивающей электронной микроскопии 116
3.5 Выводы 125
4 Свойства поверхностных слоев титана, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки углеродсодержащих порошков 127
4.1 Дюрометрические испытания поверхностных слоев титана, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки 127
4.1.1 Микротвердость поверхностных слоев титана, полученных при наплавке порошка титана с графитом 127
4.1.2 Микротвердость поверхностных слоев титана, полученных при наплавке порошка карбида титана 133
4.1.3 Микротвердость поверхностных слоев титана, полученных при наплавке смеси порошков титана, ниобия и графита 133
4.1.4 Микротвердость поверхностных слоев титана, полученных при наплавке порошка карбида ниобия 137
4.2 Влияние вневакуумной электроннолучевой наплавки углеродсо-держащих порошковых смесей на ударную вязкость титана ВТ1-0
4.3. Результаты триботехнических исследований наплавленных материалов..1 48
4.3.1 Стойкость поверхностно упрочненных материалов в условиях абразивного изнашивания при трении о закрепленные абразивные частицы 148
4.3.2 Стойкость поверхностно упрочненных материалов в условиях абразивного изнашивания при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы 152
4.3.3 Особенности изнашивания материалов в условиях трения скольжения 159
4.4. Выводы 164
5 Апробация результатов экспериментальных исследований 167
5.1 Рекомендации по оптимизации технологии формирования высококаче ственных покрытий с карбидными частицами 168
5.2 Поверхностное упрочнение рабочих органов насосного оборудова ния 169
5.3 Использование результатов диссертационной работы в учебном процес-се 1 70
5.4 Выводы 172
Заключение 173
Список литературы
