CC BY
9ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ КОМПОЗИТНЫХ СЛОЁВ В УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ПУТЁМ ЛАЗЕРНОГО ОПЛАВЛЕНИЯ С СООСНЫМ ВВЕДЕНИЕМ ЧАСТИЦ WC
Пересторонин А.В.
Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия
a.v.perestoronin@bmstu.ru
Поверхностные композиционные слои системы металл плюс твердые частицы обладают крайне высокими показателями износостойкости. Их нанесение на поверхность изделия позволяет многократно продлить срок службы при работе в условиях интенсивного абразивного изнашивания [1].
Получить такой слой можно либо наплавкой смеси порошков металла и керамических частиц, образующих соответственно матрицу и армирующую фазу композитного слоя, либо путём введения упрочняющих частиц непосредственно в материал изделия. Первый вариант на сегодняшний день используется при изготовлении и восстановлении деталей бурового оборудования [1,2]. Объемная доля армирующих частиц при этом может достигать 50 % по объему, что необходимо для создания равномерно упрочненного по глубине покрытия. Во втором случае отсутствует расход дорогостоящих материалов на создание матрицы и снижается искажение геометрии обрабатываемой детали, доля упрочняющих частиц также может быть меньшей [3]. Этот подход может быть применен к более дешевым и массовым деталям, однако данный технологический процесс и образующиеся слои имеют ряд особенностей.
В настоящей работе исследованы особенности формирования, структуры и износостойкости поверхностных композитных слоёв, полученных в стали марки 2 по ГОСТ 398-2010 при лазерной обработке с оплавлением и соосным лучу введением сферических частиц монокарбида вольфрама диаметром от 50 до 150 мкм.
Показано, что износостойкость композитных слоёв возрастает с увеличением доли армирующей фазы, причём её введение играет более существенную роль, чем закалка металла матрицы. Установлено, что формирование бездефектных упрочненных слоёв возможно при содержании частиц WC на уровне до 10 % по объему. Параметры лазерного излучения обуславливают форму ванны расплава, которая оказывает определяющее влияние на распределение армирующих частиц по глубине упрочненного слоя. Возможно получение равномерно упрочненных слоёв толщиной до 1,2 мм при доле армирующих частиц на уровне 8-10 %, существенно меньшей, чем при наплавке, и обеспечивающей повышение износостойкости в десятки раз.
1. Grigoryants A.G., Misyurov A.I., Tretyakov R.S., Perestoronin A.V. A device for removing metal from the weld pool when studying the shape of the weld pool. Welding International. 2017. 31. 10. 814-816
2. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Третьяков Р.С., Брюнчуков Г.И., Асютин Р.Д., Пересторонин А.В. Упрочнение поверхности колёс железнодорожных локомотивов путём создания композитного слоя методом лазерно-порошковой обработки. Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО «РЖД». 2018. 4. 40-50.
3. Perestoronin A., Grigoryants A., Tretyakov R., Misiurov A., Asytin R. The features of surface composite layer formation by laser-powder treatment of steel with tungsten carbide particles. Journal of Physics. 2018. 1109. 012028.
ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Т1-6АЬ^ И МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА Т!-6АЬ4МТЮ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ АДДИТИВНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Синякова Е.А., Панин С.В., Колмаков А.Г.
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва, Россия
mea@ispms.tsc.ru
Несмотря на высокие прочностные свойства изделий из титанового сплава Т1-6Д!-4У, полученных методами аддитивных технологий, они характеризуются относительно низкими значениями износостойкости. В настоящее время наблюдается громадный интерес к проведению фундаментальных, поисковых и прикладных исследований в области получения трехмерных металлических матричных композитов на основе Т1-6Д!-4У, армированных высокопрочными керамическими частицами ТЮ [1,2]. Комбинация твердых и жестких керамических частиц и вязкой титановой матрицы обеспечивает высокие механические и трибологические характеристики композита, что открывает широкую перспективу его использования в авиа- и ракетно-космической отросли.
Недостатком изделий из титанового сплава Т1-6Д!-4У, полученных методами аддитивных технологий, является высокая шероховатость их поверхности и неоднородная микроструктура, состоящая из крупных столбчатых первичных 3 зерен, содержащих неравновесную мартенситную а' фазу [3]. В свою очередь, в процессе 3й-печати композита Т1-6Д!-4У/Т1С фаза ТЮ может приобретать форму грубого дендрита. Более того, большие карбидные частицы могут растворяться не полностью, вызывая формирование пор и трещин, а также охрупчивание титановых композитов.
