RU2661294C1 - Способ получения многослойной детали из титанового сплава - Google Patents
Способ получения многослойной детали из титанового сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661294C1 RU2661294C1 RU2017127819A RU2017127819A RU2661294C1 RU 2661294 C1 RU2661294 C1 RU 2661294C1 RU 2017127819 A RU2017127819 A RU 2017127819A RU 2017127819 A RU2017127819 A RU 2017127819A RU 2661294 C1 RU2661294 C1 RU 2661294C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- implantation
- ion
- sheet
- titanium alloy
- modification
- Prior art date
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 16
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/48—Ion implantation
Abstract
Использование: изобретение относится к способу получения многослойной детали из титанового сплава. Осуществляют ионно-имплантационное модифицирование листовой детали из титанового сплава путем ионной имплантации азота, углерода или бора с энергией 30-50 кэВ, плотностью тока 35-50 мкА/см2 и флюэнсом 1016-1018 ион/см2 и постимплантационного отжига при температуре 450-550°С и давлении остаточных газов 10-3-5×10-3 Па в течение 1,5-3,5 ч. Затем модифицированный лист сгибают пополам и подвергают листовому прокату до образования внутреннего имплантационного слоя. Повторяют ионно-имплантационное модифицирование полученной двухслойной детали, которую затем сгибают и прокатывают. Упомянутый цикл повторяют до получения заданного количества слоев детали. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных свойств листовых деталей, предварительно подвергнутых ионно-имплантационному модифицированию за счет повторения данного цикла до создания в поверхностных слоях повторяющегося упорядоченного распределения дислокаций полигонального типа. 4 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для упрочняющей обработки листовых деталей из титановых сплавов, работающих в сложных условиях нагружения, с целью повышения эксплуатационных свойств.
Известен способ модификации поверхностных слоев жаропрочных материалов путем облучения ионами высоких энергий, включающий в себя ионную очистку и имплантацию ионов азота с последующей термообработкой [патент РФ №2007501, С23С 14/48, 1991]. При этом способе модифицируются поверхностные слои деталей.
Недостатком такого способа является невозможность получения полигональной дислокационной структуры и модификация только поверхностных, неглубоких слоев деталей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ упрочняющей обработки деталей из жаропрочных нитридо-, карбидо- и боридообразующих материалов [авторское свидетельство СССР №1821495, С23С 14/31, 1993 г.], подвергнутых ионно-имплантационному модифицированию азотом, углеродом или бором, которое включает проведение ионной имплантации азотом, углеродом или бором с энергией 30-50 кэВ, плотностью тока 30-50 мкА/см2 и флюэнсом 1016-1018 ион/см2, постимплантационный отжиг при 450-550°C и давлении остаточных газов 10-3-5⋅10-3 Па в течение 1,5-3,5 ч, после чего на деталь воздействуют знакопеременной нагрузкой с числом циклов нагружения более 103-104 и напряжением, величину которого выбирают из условий работы деталей или равной 0,2-0,4 (Gпроч+Gтек), где Gпроч - предел прочности и Gтек - предел текучести материала детали.
Недостатки прототипа: необходимость создания специального оборудования, позволяющего совместить нанесение покрытия, ионную имплантацию и непрерывное нагружение образца; создание в поверхностных слоях значительных напряжений при нагрузке (выше предела текучести); получение необходимых свойств только на подповерхностном слое детали.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей обработки листовых деталей для повышения их эксплуатационных свойств.
Технический результат - повышение эксплуатационных свойств листовых деталей из титановых сплавов, предварительно подвергнутых ионно-имплантационному модифицированию, благодаря созданию в поверхностных слоях повторяющегося упорядоченного распределения дислокаций полигонального типа.
Поставленная задача решается способом упрочняющей обработки деталей посредством ионно-имплатационного модифицирования, заключающегося в ионной имплантации азота, углерода или бора с энергией 30-50 кэВ, плотностью тока 35-50 мкА/см2 и флюэнсом 1016-1018 ион/см2 и в постимплантационном отжиге при 450-550°C и давлении остаточных газов 10-3-5⋅10-3 Па в течение 1,5-3,5 ч, в котором в отличие от прототипа осуществляют обработку листовых деталей из титановых сплавов, при этом после ионно-имплантационного модифицирования лист сгибают пополам и подвергают листовому прокату до образования внутреннего имплантационного слоя, после чего повторяют ионно-имплантационное модифицирование на двухслойной детали, сгибают и прокатывают, повторяют данный цикл до получения необходимого количества слоев.
В результате этого, в поверхностных слоях толщиной свыше 40 мкм ионно-модифицированных деталей формируется повторяющаяся полигональная структура, которая характеризуется дискретными дислокационными построениями.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему. При ионно-имплантационном модифицировании азотом, углеродом и бором титановых сплавов формируются слои, обогащенные кислородом, углеродом, захватываемыми с поверхности, и имплантируемым элементом. При постимплатационной термообработке в поверхностных слоях образуются в соответствии с диаграммами фазового состояния равномерно распределенные преципитаты. Дислокации при знакопеременном нагружении затормаживаются у преципитатов и образуют упорядоченную дислокационную систему полигонального типа. Такая дислокационная структура, формируемая в поверхностных слоях, обусловливает повышение эксплуатационных характеристик листовых деталей.
Существо изобретения поясняется чертежами. На чертежах изображены схемы проведения упрочняющей обработки:
- на фиг. 1 изображена листовая деталь из титановых сплавов, подвергаемая ионно-имплантационному модифицированию азотом, углеродом или бором;
- на фиг. 2 - согнутый пополам лист подвергают листовому прокату до образования внутреннего имплантационного слоя;
- на фиг. 3 - повторение ионно-имплантационного модифицирования на двухслойной листовой детали;
- на фиг. 4 - согнутую пополам двухслойную листовую деталь подвергают листовому прокату;
- при необходимости данный цикл повторяют до получения необходимого количества слоев.
Пример конкретной реализации способа
Листовую деталь из титановых сплавов подвергают ионной имплантации азотом, углеродом или бором с энергией 30-50 кэВ, плотностью тока 30-50 мкА/см2 и флюэнсом 1016-1018 ион/см2, постимплантационному отжигу при 450-550°C и давлении остаточных газов 10-3-5⋅10-3 Па в течение 1,5-3,5 ч, затем лист сгибают пополам и подвергают листовому прокату до образования внутреннего имплантационного слоя, после чего повторяют ионно-имплантационное модифицирование, выдерживая те же режимы, на двухслойной детали. Модифицированную двухслойную деталь при необходимости достижения определенных показателей прочности сгибают и прокатывают снова. Повторяют данный цикл до получения необходимого количества слоев.
Создание полигональной структуры обеспечивает повышение прочностных свойств и снижение скорости развития усталостных трещин при циклических нагружениях.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики листовых деталей из титановых сплавов.
Claims (1)
- Способ получения многослойной детали из титанового сплава, отличающийся тем, что осуществляют ионно-имплантационное модифицирование листовой детали из титанового сплава путем ионной имплантации азота, углерода или бора с энергией 30-50 кэВ, плотностью тока 35-50 мкА/см2 и флюэнсом 1016-1018 ион/см2 и постимплантационного отжига при температуре 450-550°С и давлении остаточных газов 10-3-5×10-3 Па в течение 1,5-3,5 ч, затем модифицированный лист сгибают пополам и подвергают листовому прокату до образования внутреннего имплантационного слоя, после чего повторяют ионно-имплантационное модифицирование полученной двухслойной детали, которую затем сгибают и прокатывают, при этом упомянутый цикл повторяют до получения заданного количества слоев детали.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127819A RU2661294C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Способ получения многослойной детали из титанового сплава |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127819A RU2661294C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Способ получения многослойной детали из титанового сплава |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661294C1 true RU2661294C1 (ru) | 2018-07-13 |
Family
ID=62917284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127819A RU2661294C1 (ru) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | Способ получения многослойной детали из титанового сплава |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661294C1 (ru) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1005959A1 (ru) * | 1981-07-27 | 1983-03-23 | Коммунарский горно-металлургический институт | Способ производства многослойных листов |
| SU1176982A1 (ru) * | 1984-03-13 | 1985-09-07 | Коммунарский горно-металлургический институт | Способ производства многослойных листов |
| SU1397105A1 (ru) * | 1986-05-26 | 1988-05-23 | Коммунарский горно-металлургический институт | Способ производства многослойных листов |
| JPH05230622A (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-07 | Nkk Corp | 加工性の良好なチタンめっき鋼板 |
| RU2007501C1 (ru) * | 1991-06-28 | 1994-02-15 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ модификации поверхности жаропрочных сплавов |
| RU2180365C2 (ru) * | 1998-09-01 | 2002-03-10 | Сенокосов Евгений Степанович | Способ получения многослойной ленты и устройство для его осуществления |
| RU2288101C1 (ru) * | 2005-04-14 | 2006-11-27 | Михаил Петрович Галкин | Способ изготовления многослойных нержавеющих металлических изделий |
| RU2463140C1 (ru) * | 2011-04-13 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Способ получения композиционного материала титан-алюминий |
| JP5230622B2 (ja) * | 2006-08-14 | 2013-07-10 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | プレゼンス属性に基づくプレゼンス通知システム及び方法 |
| US20160002098A1 (en) * | 2013-02-27 | 2016-01-07 | Saint-Gobain Glass France | Substrate coated with a low-e multilayer |
| US9440417B2 (en) * | 2012-05-07 | 2016-09-13 | Bernhard STUTH | Method of making a metal-strip laminate |
-
2017
- 2017-08-03 RU RU2017127819A patent/RU2661294C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1005959A1 (ru) * | 1981-07-27 | 1983-03-23 | Коммунарский горно-металлургический институт | Способ производства многослойных листов |
| SU1176982A1 (ru) * | 1984-03-13 | 1985-09-07 | Коммунарский горно-металлургический институт | Способ производства многослойных листов |
| SU1397105A1 (ru) * | 1986-05-26 | 1988-05-23 | Коммунарский горно-металлургический институт | Способ производства многослойных листов |
| RU2007501C1 (ru) * | 1991-06-28 | 1994-02-15 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ модификации поверхности жаропрочных сплавов |
| JPH05230622A (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-07 | Nkk Corp | 加工性の良好なチタンめっき鋼板 |
| RU2180365C2 (ru) * | 1998-09-01 | 2002-03-10 | Сенокосов Евгений Степанович | Способ получения многослойной ленты и устройство для его осуществления |
| RU2288101C1 (ru) * | 2005-04-14 | 2006-11-27 | Михаил Петрович Галкин | Способ изготовления многослойных нержавеющих металлических изделий |
| JP5230622B2 (ja) * | 2006-08-14 | 2013-07-10 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | プレゼンス属性に基づくプレゼンス通知システム及び方法 |
| RU2463140C1 (ru) * | 2011-04-13 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Способ получения композиционного материала титан-алюминий |
| US9440417B2 (en) * | 2012-05-07 | 2016-09-13 | Bernhard STUTH | Method of making a metal-strip laminate |
| US20160002098A1 (en) * | 2013-02-27 | 2016-01-07 | Saint-Gobain Glass France | Substrate coated with a low-e multilayer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rai et al. | Study on the effect of multiple laser shock peening on residual stress and microstructural changes in modified 9Cr-1Mo (P91) steel | |
| Simonelli et al. | The formation of α+ β microstructure in as-fabricated selective laser melting of Ti–6Al–4V | |
| US7208052B2 (en) | Method for carburizing steel components | |
| RU2390578C2 (ru) | Способ получения эрозионно стойкого покрытия, содержащего нанослои, для лопаток турбомашин из титановых сплавов | |
| US20190269502A1 (en) | Thermochemically treated miniature tubes as semifinished products for vascular stents | |
| US20110238151A1 (en) | Surface treated bioerodible metal endoprostheses | |
| Karimzadeh et al. | The effect of gas mixture of post-oxidation on structure and corrosion behavior of plasma nitrided AISI 316 stainless steel | |
| de Oliveira et al. | Short-term creep properties of Ti-6Al-4V alloy subjected to surface plasma carburizing process | |
| Miyazawa et al. | Effects of helium on mechanical properties of tungsten for fusion applications | |
| Makarov et al. | Effect of preliminary nanostructuring frictional treatment on the efficiency of nitriding of metastable austenitic steel in electron beam plasma | |
| RU2661294C1 (ru) | Способ получения многослойной детали из титанового сплава | |
| Komarov et al. | Effect of Helium ion irradiation on the structure, the phase stability, and the microhardness of TiN, TiAlN, and TiAlYN nanostructured coatings | |
| Semenova et al. | Enhanced Creep Resistance of an Ultrafine‐Grained Ti–6Al–4V Alloy with Modified Surface by Ion Implantation and (Ti+ V) N Coating | |
| Abdalla et al. | Changing in fatigue life of 300 M bainitic steel after laser carburizing and plasma nitriding | |
| Nusskern et al. | Powder metallurgical components: Improvement of surface integrity by deep rolling and case hardening | |
| Strangward-Pryce et al. | The effect of high-pressure torsion on irradiation hardening of Eurofer-97 | |
| JP2013076110A (ja) | チタン合金およびチタンからなる基体とその表面処理方法 | |
| RU2117073C1 (ru) | Способ модификации поверхности титановых сплавов | |
| Szcancoski et al. | Mechanical and tribological properties of carbon and nitrogen consecutive ion implantation into aluminium | |
| RU2445199C2 (ru) | Способ упрочнения блока сопловых лопаток турбомашин из никелевых и кобальтовых сплавов | |
| RU2117072C1 (ru) | Способ упрочняющей обработки деталей из жаропрочных нитридо-, карбидо- и боридообразующих материалов, подвергнутых ионно-имплантационному модифицированию азотом, углеродом или бором | |
| Hoffmeister et al. | Thermal relaxation of residual stresses induced by shot peening in IN718 | |
| RU2470091C1 (ru) | Способ ионной имплантации поверхностей деталей из титановых сплавов | |
| Rodionov et al. | Features of ion-beam synthesis of a diamond-like coating on the surface of steel support plates-elements of microelectronics and robotics | |
| RU2602589C1 (ru) | Способ поверхностной обработки углеродистой стали |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200804 |