RU2705817C1 - Method of forming near-surface hardened layer on titanium alloys - Google Patents
Method of forming near-surface hardened layer on titanium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705817C1 RU2705817C1 RU2018127878A RU2018127878A RU2705817C1 RU 2705817 C1 RU2705817 C1 RU 2705817C1 RU 2018127878 A RU2018127878 A RU 2018127878A RU 2018127878 A RU2018127878 A RU 2018127878A RU 2705817 C1 RU2705817 C1 RU 2705817C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- titanium
- product
- beta
- film
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
-
- 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
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
- C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроении, в частности к получению износо-, ударо-, тепло-, трещино- и коррозионностойких покрытий, а также к химико-термической обработке поверхности, и может быть использовано для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин из титановых сплавов.The invention relates to the field of engineering, in particular to the production of wear-, impact-, heat-, crack- and corrosion-resistant coatings, as well as to chemical-thermal surface treatment, and can be used to increase the reliability and durability of a wide range of machine parts from titanium alloys .
Известно достаточно много способов упрочнения поверхности титановых сплавов при помощи ионного азотирования. Например, способ азотирования изделий из титановых сплавов (патент US 5443663 А, 22.08.1995), включающий ионное азотирование в плазме тлеющего разряда при температуре 480°C.Many methods are known for hardening the surface of titanium alloys using ion nitriding. For example, a nitriding method for titanium alloy products (US Pat. No. 5,443,663 A, 8/22/1995), comprising ion nitriding in a glow discharge plasma at a temperature of 480 ° C.
Также известен способ азотирования в газовой смеси азот-аргон с процентным соотношением 60% N2-40% Ar (патент RU 2611003 С23С 8/36 2006.01), который включает ионное азотирование в магнитном поле при температуре в вакуумной камере 650-750°C и напряжении в разрядном промежутке 500-600 В сначала при низком давлении упомянутой газовой смеси, составляющем 10-1-1 Па, в течение 4 часов, а затем при давлении упомянутой газовой смеси 100-300 Па в течение 1 часа. При этом обеспечивается получение развитой диффузионной зоны с повышенной микротвердостью и глубиной азотированного слоя на титановой основе.Also known is a method of nitriding in a nitrogen-argon gas mixture with a percentage of 60% N 2 -40% Ar (patent RU 2611003 C23C 8/36 2006.01), which includes ion nitriding in a magnetic field at a temperature in the vacuum chamber of 650-750 ° C and voltage in the discharge gap of 500-600 V, first at a low pressure of said gas mixture of 10 -1 -1 Pa for 4 hours, and then at a pressure of said gas mixture of 100-300 Pa for 1 hour. This ensures the development of a developed diffusion zone with increased microhardness and depth of the nitrided layer on a titanium base.
Недостатками таких способов являются недостаточная микротвердость азотированного слоя и большая длительность процесса азотирования.The disadvantages of these methods are the insufficient microhardness of the nitrided layer and the long duration of the nitriding process.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является принятый за прототип способ, сущность которого состоит в следующем. При упрочнении поверхности изделий из титановых сплавов наносят металлическое покрытие хрома или молибдена, или циркония и обрабатывают компрессионными плазменными потоками в среде азота при давлении 0,4-0,5 кПа с плотностью энергии 10-30 Дж/см2 и количеством импульсов 2-3. Затем осуществляют азотирование компрессионными плазменными потоками при давлении азота 1-3 кПа с плотностью энергии 1-10 Дж/см2 и количеством импульсов 10-15. Отжиг изделий проводят в течение 60-75 минут. При этом повышается микротвердость, снижается коэффициент трения поверхностного слоя изделий за счет создания мелкодисперсных упрочняющих фаз.The closest in the set of essential features is adopted as a prototype method, the essence of which is as follows. When hardening the surface of titanium alloy products, a metal coating of chromium or molybdenum or zirconium is applied and treated with compression plasma flows in a nitrogen medium at a pressure of 0.4-0.5 kPa with an energy density of 10-30 J / cm 2 and the number of pulses 2-3 . Then nitriding is carried out by compression plasma flows at a nitrogen pressure of 1-3 kPa with an energy density of 1-10 J / cm 2 and the number of pulses 10-15. Annealing of products is carried out for 60-75 minutes. At the same time, microhardness increases, the coefficient of friction of the surface layer of products decreases due to the creation of finely dispersed hardening phases.
Обработка компрессионными плазменными потоками поверхности изделий из титановых сплавов с предварительно нанесенным покрытием хрома или молибдена, или циркония обеспечивает за время 10-4 секунды плавление поверхностного слоя изделия и нанесенного покрытия и их жидкофазное перемешивание, формирование пересыщенного твердого раствора на основе высокотемпературной фазы титана, стабилизированной атомами легирующего покрытия хрома или молибдена, или циркония. Использование азота в качестве плазмообразующего вещества при генерации компрессионных плазменных потоков обеспечивает диффузионное насыщение поверхностного слоя атомами азота на этапе его охлаждения и формирование упрочняющих нитридов TiN и Ti2N. Отжиг изделия в вакууме способствует частичному распаду сформировавшегося пересыщенного твердого раствора на основе высокотемпературной фазы титана с выделением мелкодисперсных частиц низкотемпературной фазы, обеспечивающих дополнительное упрочнение изделия. Упрочнение поверхностного слоя по заявляемому способу обуславливает уменьшение абразивного и адгезионного износа, что приводит к снижению коэффициента трения поверхности изделия.Processing by compression plasma flows of the surface of titanium alloy products with a preliminary coating of chromium or molybdenum or zirconium provides for 10 -4 seconds melting of the surface layer of the product and the applied coating and their liquid-phase mixing, the formation of a supersaturated solid solution based on the high-temperature phase of titanium stabilized by atoms alloy coating of chromium or molybdenum, or zirconium. The use of nitrogen as a plasma-forming substance in the generation of compression plasma flows ensures the diffusion saturation of the surface layer with nitrogen atoms at the stage of its cooling and the formation of strengthening nitrides TiN and Ti 2 N. Annealing of the product in vacuum promotes partial decomposition of the formed supersaturated solid solution based on the high-temperature phase of titanium with the release of fine particles of the low-temperature phase, providing additional hardening of the product. The hardening of the surface layer by the present method leads to a decrease in abrasive and adhesive wear, which leads to a decrease in the coefficient of friction of the surface of the product.
(см. патент РФ 2464355, опубл. 20.10.2012 года).(see RF patent 2464355, publ. 20.10.2012).
Недостатком такой технологии является а насыщение поверхностного слоя титана и его сплавов газовым α-стабилизатором (азотом), которое выявляется в виде светлого поверхностного слоя с повышенным содержанием α фазы, твердого, но хрупкого, снижающего пластичность и сопротивление усталостному разрушению.The disadvantage of this technology is the saturation of the surface layer of titanium and its alloys with a gas α-stabilizer (nitrogen), which is detected in the form of a light surface layer with a high content of α phase, solid but brittle, which reduces ductility and resistance to fatigue failure.
Технической проблемой, на решение которой направленно заявленное изобретение, является формирование технологических параметров способа, основанных на объективно оцененных данных.The technical problem, the solution of which the claimed invention is directed, is the formation of technological parameters of the method based on objectively evaluated data.
Технический результат заключается в повышении качества формируемого поверхностного упрочненного слоя за счет создания на поверхности изделия слоя, содержащего бета-титан и интерметаллидные фазы.The technical result consists in improving the quality of the formed surface hardened layer by creating a layer on the product surface containing beta-titanium and intermetallic phases.
Поставленный технический результат достигается тем, что в способе формирования на титановых сплавах приповерхностного упрочненного слоя, заключающемся в нанесении покрытия в вакуумной камере и последующей обработке этого покрытия концентрированными потоками энергии, для образования упрочненного слоя осуществляют распыление на поверхность изделия никелевого сплава, содержащего бета-стабилизирующие легирующие добавки, обработку покрытия источником электронного пучка и последующий отжиг для инициации процесса дисперсионного твердения за счет образования в поверхностном слое интерметаллидных фаз. Кроме того, в качестве бета-стабилизирующих легирующих добавок могут использовать хром, марганец, молибден, ниобий, ванадий. Кроме того, напыленный слой могут формировать толщиной от 0.2 до 0.4 мкм при напряжении на титановой мишени 480В ± 10% и силе тока 1А ± 10%. Кроме того, синтез поверхностного бета титанового слоя могут осуществлять воздействием на нанесенную магнетронным распылением пленку широкоапертурным электронным пучком с удельной энергией 4.3±2.5% Дж/см2. Кроме того, упрочняющие интерметаллидные фазы в приповерхностном слое изделия могут быть выделены при последующем отжиге при температуре от 500 до 800°C.The technical result achieved is achieved by the fact that in the method of forming a surface hardened layer on titanium alloys, which consists in applying a coating in a vacuum chamber and subsequent processing of this coating with concentrated energy flows, a nickel alloy containing beta-stabilizing alloying is sprayed onto the surface of the product additives, coating treatment with an electron beam source and subsequent annealing to initiate the dispersion solid process eniya due to the formation of the surface layer of intermetallic phases. In addition, chromium, manganese, molybdenum, niobium, and vanadium can be used as beta stabilizing alloying additives. In addition, a sprayed layer can be formed with a thickness of 0.2 to 0.4 μm at a voltage on the titanium target of 480V ± 10% and a current strength of 1A ± 10%. In addition, the synthesis of the surface beta titanium layer can be effected by applying a wide-aperture electron beam with a specific energy of 4.3 ± 2.5% J / cm 2 to the film deposited by magnetron sputtering. In addition, hardening intermetallic phases in the surface layer of the product can be distinguished during subsequent annealing at a temperature of from 500 to 800 ° C.
В этом случае можно создавать приповерхностный слой толщиной в несколько микрометров с повышенной износостойкостью, благодаря созданию на поверхности детали поверхностного сплава на основе бета титана, обеспечивающего максимальные эффекты твердорастворного упрочнения и дисперсионного твердения за счет интерметаллидных фаз. Последние представляют собой класс материалов, использование которых в различных областях техники интенсивно расширяется благодаря уникальным комплексам свойств, включающим высокие температуры плавления, повышенную механическую прочность, жаропрочность и жаростойкость, коррозионную стойкость в некоторых агрессивных средах, где обычный титан недостаточно стоек. Технология не исключает и возможности последующего нанесения других защитных покрытий на модифицированный объект.In this case, it is possible to create a surface layer with a thickness of several micrometers with increased wear resistance due to the creation of a surface alloy based on beta titanium on the surface of the part, which provides maximum effects of solid solution hardening and dispersion hardening due to intermetallic phases. The latter are a class of materials whose use in various fields of technology is expanding rapidly due to unique sets of properties, including high melting points, increased mechanical strength, heat resistance and heat resistance, corrosion resistance in some aggressive environments where ordinary titanium is not sufficiently resistant. The technology does not exclude the possibility of subsequent application of other protective coatings to the modified object.
Сущность заявленного изобретения поясняется следующим:The essence of the claimed invention is illustrated by the following:
На фиг. 1 изображена схема получения поверхностного сплава,In FIG. 1 shows a diagram of a surface alloy,
На фиг. 2 изображена дифрактограмма с поверхности титанового сплава ВТ 1-0In FIG. 2 shows a diffraction pattern from the surface of the titanium alloy VT 1-0
а) в исходном состоянии;a) in the initial state;
б) после поверхностного легирования никелевым сплавом при помощи электронно-пучковой обработки;b) after surface alloying with a nickel alloy using electron beam processing;
в) после отжига при 800°C в течение 45 минут.c) after annealing at 800 ° C for 45 minutes.
На фиг. 3 представлено изображение поперечного шлифа, на котором видна структура сплава ВТ 1-0 после поверхностного легирования сплавом ХН77ТЮР (травление 1% р-р HF): снизу - после электронно-пучковой обработки, сверху - после дополнительного отжига при 800°C в течение 45 мин.In FIG. Figure 3 shows an image of a transverse section, on which the structure of VT 1-0 alloy is visible after surface alloying with KhN77TYUR alloy (etching 1% solution HF): below — after electron beam treatment, above — after additional annealing at 800 ° C for 45 min
Способ формирования на титановых сплавах приповерхностного упрочненного слоя заключается в нанесении покрытия в вакуумной камере и последующей обработке этого покрытия концентрированными потоками энергии. Для образования упрочненного слоя осуществляют распыление на поверхность изделия никелевого сплава, содержащего бета-стабилизирующие легирующие добавки, обработку покрытия источником электронного пучка и последующий отжиг для инициации процесса дисперсионного твердения за счет образования в поверхностном слое интерметаллидных фаз. Кроме того, в качестве бета-стабилизирующих легирующих добавок могут использовать хром, марганец, молибден, ниобий, ванадий. Кроме того, напыленный слой могут формировать толщиной от 0.2 до 0.4 мкм при напряжении на титановой мишени 480В ± 10% и силе тока 1А ± 10%. Кроме того, синтез поверхностного бета титанового слоя могут осуществлять воздействием на нанесенную магнетронным распылением пленку широкоапертурным электронным пучком с удельной энергией 4.3±2.5% Дж/см2. Кроме того, упрочняющие интерметаллидные фазы в приповерхностном слое изделия могут быть выделены при последующем отжиге при температуре от 500 до 800°C.The method of forming a surface hardened layer on titanium alloys consists in applying a coating in a vacuum chamber and subsequent processing of this coating with concentrated energy flows. To form a hardened layer, a nickel alloy containing beta-stabilizing alloying additives is sprayed onto the surface of the product, the coating is treated with an electron beam source and then annealed to initiate the dispersion hardening process due to the formation of intermetallic phases in the surface layer. In addition, chromium, manganese, molybdenum, niobium, and vanadium can be used as beta stabilizing alloying additives. In addition, a sprayed layer can be formed with a thickness of 0.2 to 0.4 μm at a voltage on the titanium target of 480V ± 10% and a current strength of 1A ± 10%. In addition, the synthesis of the surface beta titanium layer can be effected by applying a wide-aperture electron beam with a specific energy of 4.3 ± 2.5% J / cm 2 to the film deposited by magnetron sputtering. In addition, hardening intermetallic phases in the surface layer of the product can be distinguished during subsequent annealing at a temperature of from 500 to 800 ° C.
Обработка проводится в установке, которая представляет собой комбинацию источника низкоэнергетических сильноточных электронных пучков «РИТМ» [Markov А.В., Yakovlev E.V., Petrov V.I., Formation of Surface Alloys with a Low-Energy High-Current Electron Beam for Improving High-Voltage Hold-Off of Copper Electrodes, IEEE Transations on Plasma Science, 2013, v 41, 2177-2182.], и двух магнетронных распылительных систем на единой вакуумной камере. Генерация НСЭП включает в себя эмиссию электронов, образование пучка в плазмонаполненном диоде и его транспортировку в плазменном канале. Использование такой схемы генерации позволяет получить пучок микросекундной (около 5 мкс) длительности с плотностью тока до 105 А/см2 при ускоряющем напряжении от 15 до 30 кВ, от величины которого зависит плотность мощности в пучке. Площадь единовременной обработки составляет около 50 см2.The processing is carried out in a facility that is a combination of a source of low-energy high-current electron beams RITM [Markov AV, Yakovlev EV, Petrov VI, Formation of Surface Alloys with a Low-Energy High-Current Electron Beam for Improving High-Voltage Hold -Off of Copper Electrodes, IEEE Transations on Plasma Science, 2013, v 41, 2177-2182.], And two magnetron sputtering systems in a single vacuum chamber. The generation of NSEC includes electron emission, beam formation in a plasma-filled diode, and its transportation in the plasma channel. The use of such a generation scheme makes it possible to obtain a microsecond (about 5 μs) beam with a current density of up to 10 5 A / cm 2 at an accelerating voltage of 15 to 30 kV, the magnitude of which determines the power density in the beam. The area of one-time processing is about 50 cm 2 .
Воздействие импульсного электронного пучка вызывает прохождение упругой волны, которая генерируется при импульсном электронно-лучевом воздействии. При этом в веществе возникает скачок давления, плотности, удельной внутренней энергии и других характеристик, который распространяется по нему со сверхзвуковой скоростью (~103 м/с). За фронтом ударной волны вещество вовлекается в движение, приобретая массовую скорость, величина которой хотя и меньше скорости самой ударной волны, но имеет такой же порядок. Ударное сжатие сопровождается фазовыми, химическими и структурными превращениями. При этом из-за малой длительности процесса облучения (~10-5 с) и тепловой инерции нагрев, обусловленный сжатием и внутренним трением, скорее всего, не является физическим фактором, который определяет поведение вещества в таких условиях. Основную роль в данном случае будет играть механическое активирование быстропротекающих в веществе физико-химических процессов, которые, в основном, являются твердофазными.The impact of a pulsed electron beam causes the passage of an elastic wave, which is generated by pulsed electron-beam exposure. In this case, a jump in pressure, density, specific internal energy and other characteristics occurs in the substance, which propagates through it with a supersonic speed (~ 10 3 m / s). Behind the front of the shock wave, the substance is involved in the motion, acquiring a mass velocity, the magnitude of which, although less than the speed of the shock wave itself, is of the same order. Shock compression is accompanied by phase, chemical and structural transformations. Moreover, due to the short duration of the irradiation process (~ 10 -5 s) and thermal inertia, heating caused by compression and internal friction is most likely not a physical factor that determines the behavior of a substance under such conditions. The main role in this case will be played by the mechanical activation of physico-chemical processes that are fast in the substance, which are mainly solid-phase.
Установка позволяет осуществлять напыление пленок разных материалов на поверхность нужного изделия и последующее жидкофазное перемешивание материалов пленки и подложки интенсивным широкоапертурным импульсным электронным пучком (фиг. 1). Из мишени 1 наносится пленка металла 2. Затем на объект с нанесенной на него пленкой воздействует импульсный электронный пучок 3. В результате образуется поверхностный сплав 4.The installation allows the deposition of films of different materials on the surface of the desired product and subsequent liquid-phase mixing of the film and substrate materials with an intense wide-aperture pulsed electron beam (Fig. 1). A
Условно непосредственное получение упрочненного приповерхностного слоя, обогащенного интерметаллидными фазами на деталях из титановых сплавов можно разделить на три последовательных шага: нанесение пленки, содержащей никель и элементы бета-стабилизаторы (Cr, Mn, V, Мо) на титановую основу, получение поверхностного бета титанового сплава с помощью широкоапертурного концентрированного источника энергии (фиг. 2б) и синтез интерметаллида путем операции дисперсионного твердения (фиг. 2в). Количество основного элемента в титановом сплаве будет оказывать непосредственное влияние на содержание интерметаллидной фазы в приповерхностном слое, и, следовательно, на повышении износостойкости.Conventionally, the direct production of a hardened surface layer enriched in intermetallic phases on parts made of titanium alloys can be divided into three successive steps: applying a film containing nickel and elements of beta stabilizers (Cr, Mn, V, Mo) on a titanium base, obtaining a surface beta titanium alloy using a wide-aperture concentrated energy source (Fig. 2b) and the synthesis of intermetallic compounds by dispersion hardening (Fig. 2c). The amount of the main element in the titanium alloy will have a direct effect on the content of the intermetallic phase in the surface layer, and, consequently, on the increase in wear resistance.
При использовании импульсных электронных пучков энергия вводится в приповерхностную область материала на глубину около 1 мкм. Слой толщиной, равной примерно половине длины пробега электронов, расплавляется почти немедленно. Толщину металлической пленки формируют в пределах от 0.2 до 0.4 мкм, чтобы получить возможность одновременного переплавления материала пленки и подложки. Режим нанесения покрытия принципиального значения не имеет. При толщине покрытия менее 0.2 мкм поверхностный сплав недостаточно обогащается легирующими элементами, и необходимая структура не образуется. Толщина титановой пленки, превышающая 0.4 мкм, приводит к недостаточному проплавлению поверхности основы. При этом толщина приповерхностного легированного слоя уменьшается, а большая часть нанесенной металлической пленки испаряется.When using pulsed electron beams, energy is introduced into the surface region of the material to a depth of about 1 μm. A layer approximately equal to half the mean free path of the electrons melts almost immediately. The thickness of the metal film is formed in the range from 0.2 to 0.4 μm, in order to be able to simultaneously melt the film material and the substrate. The coating mode is not critical. With a coating thickness of less than 0.2 μm, the surface alloy is not sufficiently enriched with alloying elements, and the necessary structure is not formed. A titanium film thickness exceeding 0.4 μm leads to insufficient penetration of the substrate surface. In this case, the thickness of the surface alloyed layer decreases, and most of the deposited metal film evaporates.
Эксперименты на режимах, отличных от заявленных (результаты в рамках настоящей заявки не представлены), показали существенное снижение качества за счет влияния разнонаправленных изложенных выше факторов.Experiments in modes other than those declared (the results in the framework of this application are not presented) showed a significant decrease in quality due to the influence of the multidirectional factors described above.
ПримерExample
С целью повышения износостойкости детали из α-титанового сплава ВТ 1-0 на ее поверхность при помощи магнетронного распылителя был нанесен слой металла из мишени, полученной из жаропрочного сплава ХН77ТЮР толщиной 0.3±0.05 мкм. Затем поверхность детали была обработана серией из 5 импульсов широкоапертурного электронного пучка. Обработка была повторена дважды.In order to increase the wear resistance of a part made of α-titanium alloy VT 1-0, a metal layer from a target obtained from a heat-resistant KhN77TYUR alloy 0.3 ± 0.05 μm thick was deposited on its surface using a magnetron sputter. Then the surface of the part was processed by a series of 5 pulses of a wide-aperture electron beam. Processing was repeated twice.
В результате обработки был получен тонкий слой поверхностного сплава бета титана, легированного никелем и хромом (фиг. 2б) толщиной до 3 мкм. Зона термического влияния составила до 15 мкм. На фиг. 3 представлена структура сплава ВТ 1-0 после поверхностного легирования сплавом ХН77ТЮР (травление 1% р-р HF): снизу - после электронно-пучковой обработки, сверху - после дополнительного отжига при 800°C в течение 45 мин. После отжига в вакуумной печи при 800°C в течение 45 минут в поверхностном сплаве наблюдались дисперсные выделения интерметаллидных фаз Ti2Ni и Ti4Cr, что подтверждается данными рентгеноструктурного анализа (фиг. 2в). Также наблюдается частичный распад бета фазы, на устойчивость которой можно влиять повышением или понижением температуры старения. Проведенные испытания показали повышение сопротивляемости абразивному изнашиванию более, чем в два раза.As a result of processing, a thin layer of a surface alloy of beta titanium alloyed with nickel and chromium (Fig. 2b) with a thickness of up to 3 μm was obtained. The heat affected zone was up to 15 μm. In FIG. Figure 3 shows the structure of the VT 1-0 alloy after surface alloying with the KhN77TYUR alloy (etching 1% solution HF): from the bottom, after electron beam treatment, from above, after additional annealing at 800 ° C for 45 min. After annealing in a vacuum oven at 800 ° C for 45 minutes, dispersed precipitates of the Ti 2 Ni and Ti 4 Cr intermetallic phases were observed in the surface alloy, which is confirmed by the data of X-ray diffraction analysis (Fig. 2c). Partial decomposition of the beta phase is also observed, the stability of which can be influenced by an increase or decrease in the aging temperature. The tests performed showed an increase in resistance to abrasive wear by more than two times.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - обеспечение оптимизации технологических параметров процесса, основанной на объективно измеренных данных - решена, а заявленный технический результат - повышение качества изготовленных изделий - достигнут.The foregoing allows us to conclude that the task - to optimize the process parameters based on objectively measured data - is solved, and the claimed technical result - improving the quality of manufactured products - is achieved.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable population unknown at the priority date from the prior art, the necessary features sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed compound by individual features are well known in the art and require no further explanation.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для формирования защитных покрытий из мелкодисперсного композиционного порошка, и может найти применение в отраслях машиностроения;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, is intended to form protective coatings from finely dispersed composite powder, and may find application in engineering industries;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the methods described above and known from the prior art on the priority date of the means and methods is confirmed;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствует условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the patentability conditions of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127878A RU2705817C1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Method of forming near-surface hardened layer on titanium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127878A RU2705817C1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Method of forming near-surface hardened layer on titanium alloys |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705817C1 true RU2705817C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127878A RU2705817C1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Method of forming near-surface hardened layer on titanium alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705817C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718028C1 (en) * | 2019-11-14 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | Method of surface modification of articles from titanium |
RU2736288C1 (en) * | 2020-05-28 | 2020-11-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) | Method of restoring working metal-ceramic surfaces of parts and articles |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5834070A (en) * | 1996-04-04 | 1998-11-10 | International Center For Electron Beam Technologies Of E.O. Paton Electric Welding Institute | Method of producing protective coatings with chemical composition and structure gradient across the thickness |
RU2210478C2 (en) * | 1996-03-12 | 2003-08-20 | Юнайтед Текнолоджис Корпорейшн | Method for making hollow metallic objects |
US20120160166A1 (en) * | 2005-06-30 | 2012-06-28 | University Of Virginia Patent Foundation | Reliant Thermal Barrier Coating System and Related Apparatus and Methods of Making the Same |
RU2464355C1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-20 | Белорусский Государственный Университет (Бгу) | Strengthening method of surface of items from titanium alloys |
RU2612334C2 (en) * | 2015-08-05 | 2017-03-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of coating application for heat protection of parts made of niobium-base alloys |
-
2018
- 2018-07-30 RU RU2018127878A patent/RU2705817C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210478C2 (en) * | 1996-03-12 | 2003-08-20 | Юнайтед Текнолоджис Корпорейшн | Method for making hollow metallic objects |
US5834070A (en) * | 1996-04-04 | 1998-11-10 | International Center For Electron Beam Technologies Of E.O. Paton Electric Welding Institute | Method of producing protective coatings with chemical composition and structure gradient across the thickness |
US20120160166A1 (en) * | 2005-06-30 | 2012-06-28 | University Of Virginia Patent Foundation | Reliant Thermal Barrier Coating System and Related Apparatus and Methods of Making the Same |
RU2464355C1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-20 | Белорусский Государственный Университет (Бгу) | Strengthening method of surface of items from titanium alloys |
RU2612334C2 (en) * | 2015-08-05 | 2017-03-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of coating application for heat protection of parts made of niobium-base alloys |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718028C1 (en) * | 2019-11-14 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | Method of surface modification of articles from titanium |
RU2736288C1 (en) * | 2020-05-28 | 2020-11-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) | Method of restoring working metal-ceramic surfaces of parts and articles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3039381B2 (en) | Method of forming composite hard coating with excellent high temperature oxidation resistance | |
Fominski et al. | Ion-assisted deposition of MoS x films from laser-generated plume under pulsed electric field | |
Ryabchikov et al. | Surface modification of Al by high-intensity low-energy Ti-ion implantation: Microstructure, mechanical and tribological properties | |
Nakao et al. | DLC coating by HiPIMS: The influence of substrate bias voltage | |
RU2705817C1 (en) | Method of forming near-surface hardened layer on titanium alloys | |
Zou et al. | Analysis of the evaporation and re-condensation processes induced by pulsed beam treatments | |
Ferreira et al. | Phase tailoring of tantalum thin films deposited in deep oscillation magnetron sputtering mode | |
US6143141A (en) | Method of forming a diffusion barrier for overlay coatings | |
KR101353451B1 (en) | Coated steel sheet and method for manufacturing the same | |
Renk et al. | Improvement of surface properties by modification and alloying with high-power ion beams | |
US3854984A (en) | Vacuum deposition of multi-element coatings and films with a single source | |
Biller et al. | Modification of steel and aluminium by pulsed energetic ion beams | |
RU2415966C1 (en) | Procedure for coating items out of hard alloys | |
Habibi et al. | Investigation on the structural properties and corrosion inhibition of W coatings on stainless steel AISI 304 using PF device | |
Bandura et al. | Alloying and modification of structural materials under pulsed plasma treatment | |
JPH0598423A (en) | Chrome coating film for preventing oxidation of titanium | |
RU2746265C1 (en) | Electron beam generation method for electron beam treatment of metal materials surface | |
KR20140057227A (en) | Coated steel sheet and method for manufacturing the same | |
RU2705819C2 (en) | Method of forming intermetallic coatings of system ti-al on surfaces from aluminum alloys | |
Iwaki | Formation of metal surface layers with high performance by ion implantation | |
RU2671026C1 (en) | Method of combined plasma surface treatment of items from titanium alloys | |
Fedorov et al. | Vibroacoustic monitoring of the intermetallic phase formation when electron-beam technology surface alloying | |
RU2760309C1 (en) | Method for ion nitriding of products made of construction alloy steels | |
JPS62161952A (en) | Formation of thin film of cubic boron nitride | |
JPS6326349A (en) | Formation of cubic boron nitride film |