Վերացական. մաշվածության դիմադրողականությունը բարելավելու համար լազերային ծածկով Ni + TiB2 կոմպոզիտային ծածկույթ, որը պատրաստված է Ti6Al4V մակերեսի վրա, ուսումնասիրված է փոշու հարաբերակցության ազդեցությունը միկրոկառուցվածքի և մեխանիկական հատկությունների վրա։ Լազերային երեսպատման ծածկույթը հիմնականում կազմված է TiB, TiB2, α-Ti, β-Ti, NiTi համաձուլվածքի պինդ լուծույթից և TiO2-ից: Ծածկույթի շերտը հիմնականում կազմված է սև էլիպսային փուլից, երկարաձգված ասեղանման փուլից և շրջակա բջիջների բյուրեղային փուլից։ Սև էլիպսային փուլը, ասեղնման փուլը և շրջակա բջիջների բյուրեղային փուլը համապատասխանաբար TiB2, TiB, NiTi են: Երբ TiB2 հավելումների քանակն ավելանում է, TiB պարունակությունը մեծանում է, TiB մետալոգրաֆիկ մասնիկները դառնում են կոպիտ: Ծածկույթի շերտի ամենաբարձր միկրոկարծրությունը հասնում է 920-ի: 8 HV1. 0, որը մոտ 3 անգամ գերազանցում է Ti6Al4V համաձուլվածքին, ավելացած միկրոկարծրությունը բարելավում է ծածկույթի մաշվածության դիմադրության հատկությունները: Փխրուն փխրունությունը դառնում է ավելի լուրջ, երբ բեռը մեծանում է, և կոմպոզիտային ծածկույթը հարմար չէ բարձր ծանրաբեռնվածության պայմաններում:
Բանալի բառեր. լազերային ծածկույթ; Ni + TiB2 կոմպոզիտային ծածկույթ; Ti6Al4V; մաշվածության դիմադրության հատկություն

1: ներածություն

Տիտանի համաձուլվածքներն ունեն հիանալի հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր ամրությունը, ցածր խտությունը և լավ կոռոզիոն դիմադրությունը և հաճախ օգտագործվում են օդատիեզերական, ծովային ճարտարագիտության, ավտոմեքենաների արտադրության և այլ ոլորտներում [1]: Այնուամենայնիվ, տիտանի համաձուլվածքների ցածր կարծրությունը և վատ մաշվածության դիմադրությունը սահմանափակում են դրանց լայն կիրառումը: Մակերեւույթի ձևափոխման տեխնոլոգիայի մեջ լազերային ծածկույթը բարձր էներգիայի խտությամբ, ջերմության ազդեցության տակ գտնվող փոքր գոտու և ուժեղ մետալուրգիական կապով միշտ մեծ ուշադրություն է գրավել [2]:

Տիտանի համաձուլվածքների լազերային երեսպատման մեջ ներդրվել են տարբեր նյութական համակարգեր, որոնց թվում առավել հայտնի և արդյունավետ մեթոդ է կոմպոզիտային նյութերի համակարգը [3]: Կոմպոզիտային նյութերի համակարգում TiB2 ամրացման փուլն օգտագործվում է որպես կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը բարելավելու իրագործելի միջոց: Qi K. et al. [1] պատրաստեց TiB2/մետաղների կոմպոզիտային ծածկույթ Ti6Al4V համաձուլվածքի վրա լազերային ծածկույթով Fe, Co, Cr, B և C խառն փոշիներով և ուսումնասիրեց մագնիսական դաշտի ազդեցությունը ծածկույթի մեխանիկական հատկությունների և մաշվածության հատկությունների վրա։ Lin YH et al. [4] օգտագործել է մաքուր TiB2 փոշի՝ TiB2/TiB գրադիենտ ծածկույթ պատրաստելու համար տիտանի խառնուրդի վրա։ Միկրոկարծրությունը ցույց է տվել գրադիենտ նվազման միտում, սակայն կոտրվածքի ամրությունը ցույց է տվել գրադիենտի աճի միտում: Kumar S. et al. [5] ուսումնասիրել է Ti6Al4V, CBN և TiO2 լազերային ծածկույթի փոշի խառնուրդը և հայտնաբերել տարբեր կառուցվածքներ, ինչպիսիք են ասեղաձև, գլանաձև ձողաձև և կարճ երկարությամբ դենդրիտի ձևը։ Նիտրիդի և բորիդի մետաղական մատրիցային կոմպոզիտային նյութը (TiN, TiAlN, AlN և TiB2) օգտագործվել է որպես ծածկույթի հիմնական կառուցվածքային փուլ՝ կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը բարելավելու համար:

Նիկելը կամ նիկելի վրա հիմնված համաձուլվածքը իդեալական մատրիցա է՝ լավ կառուցվածքային կայունությամբ, բարձր ջերմաստիճանի դիմադրությամբ, կոռոզիայից դիմադրությամբ, բարձր ուժով և լավ թրջողությամբ: Լազերային երեսպատման մասնիկներով ամրացված կոմպոզիտային ծածկույթը պատրաստվել է օպտիմիզացված համաձուլվածքի փոշին ուղղակիորեն ամրացնող նյութ կամ հարակից տարրեր ավելացնելով, իսկ լազերային ծածկույթը առնվազն երկու փուլով տարբեր մեխանիկական հատկություններով կդառնա մակերևույթի ամրացման կարևոր պահանջ ապագայում [6]: Xu SY et al. [7] պատրաստել է TiC/Ni60 կոմպոզիտային ծածկույթ Ti6Al4V համաձուլվածքի մակերեսի վրա լազերային երեսպատման միջոցով։ Յու XL et al. [2] պատրաստեց նիկել-տիտան կարբիդ կոմպոզիտներ 20 պողպատե հիմքի վրա լազերային երեսպատման միջոցով: Ni/40TiC կոմպոզիտում մեծ քանակությամբ TiC մասնիկները խոչընդոտում էին նիկելի բյուրեղների աճին, ինչի արդյունքում Ni/40TiC կոմպոզիտի ավելի նուրբ միկրոկառուցվածքը: Ni/40TiC կոմպոզիտի միջին միկրոկարծրությունը մոտ 851 HV էր, իսկ շփման գործակիցը՝ 0.43: Wang Q. et al. [8] ուսումնասիրել է Ni-ի վրա հիմնված գրադիենտ կոմպոզիտային ծածկույթների միկրոկառուցվածքը և հատկությունները։ Ծածկույթները բաղկացած էին Ni մատրիցից, WC-ից և բազմաթիվ կարբիդային և բորիդային կոշտ փուլերից: Առավելագույն միկրոկարծրությունը հասել է 1053.5HV0.2-ի, իսկ շփման գործակիցը և մաշվածության կորստի արժեքները ավելի ցածր են, քան Q345 պողպատից:

Ti6Al4V համաձուլվածքի միկրոկառուցվածքը և մաշվածության դիմադրությունն ուսումնասիրելու համար ընտրվել են Ni և TiB2 խառնված փոշիները՝ Ti6Al4V խառնուրդով լազերային երեսպատման շերտերը պատրաստելու համար:

2 Փորձնական նյութեր և մեթոդներ
2. 1 Փորձարարական նյութեր
Որպես հիմք ընտրվել է 100 մմ × 100 մմ × 10 մմ Ti6Al4V համաձուլվածքի ափսե, և դրա քիմիական բաղադրությունը և մեխանիկական հատկությունները ներկայացված են համապատասխանաբար Աղյուսակ 1-ում և Աղյուսակ 2-ում: Քանի որ Ni փոշին կարող է բարելավել ջերմության աղբյուրի բաշխումը և խտացնել ջերմությունը լազերային երեսպատման ժամանակ, Ni փոշին և TiB2 փոշին ընտրվել են TiB2-ով կոմպոզիտային ծածկույթ պատրաստելու համար՝ որպես ամրապնդման փուլ: Ni փոշու և TiB2 փոշու մետալոգրաֆիական մորֆոլոգիան ներկայացված է Նկար 1-ում:

2. 2 Փորձարարական մեթոդներ
Որպեսզի փոշին և հիմքի ափսեը սերտորեն կապվեն, մեխանիկական հղկում է օգտագործվել տիտանի համաձուլվածքի ափսեի մակերեսային օքսիդ շերտը հեռացնելու համար, իսկ 5% HF + 15% HNO3 թթու լուծույթ՝ յուղի բծերը հեռացնելու համար։ Շարունակական լազեր տրամադրելու համար օգտագործվել է YSL-3000 շարունակական մանրաթելային լազեր, իսկ Ti6Al4V ափսեը նախադրված փոշիով տեղադրվել է 200 մմ × 200 մմ × 50 մմ պլաստիկ տուփի մեջ, և արգոն գազը շարունակաբար ներարկվել է պլաստիկ տուփի մեջ: Լազերային երեսպատման գործընթացում կետի տրամագիծը 1.8 մմ է, իսկ սկանավորման արագությունը՝ 7 մմ/վ: Երբ Ni + TiB2 հարաբերակցությունը 40% է, լազերային փոշու պարամետրերը համապատասխանաբար կազմում են 700W, 900W և 1100W, և ուսումնասիրվում է լազերային փոշու ազդեցությունը միկրոկառուցվածքի և մեխանիկական հատկությունների վրա; երբ լազերային փոշու զանգվածը 900 Վտ է, փոշու հարաբերակցությունը համապատասխանաբար Ni + 20% TiB2, Ni + 30% TiB2, Ni + 40% TiB2 է, և ուսումնասիրվում է փոշու հարաբերակցության ազդեցությունը լազերային փոշի զանգվածի վրա: Լազերային երեսպատման շերտով նմուշները կարող են նշվել որպես S-1 (P = 700W), S-2 (P = 900W), S-3 (P = 1100W), S-4 (R = Ni + 30% TiB2), S-5 (R = Ni + 40% TiB2):

Ռենտգենյան դիֆրակտոմետրի (XＲD) նմուշները, սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) նմուշները և կատարողականի փորձարկման նմուշները պատրաստվել են էլեկտրական կայծային կտրումով, իսկ նմուշները մեխանիկորեն աղացել են, մեխանիկորեն հղկվել և կոռոզիայից ենթարկվել 5% HF + 15% HNO3 թթվի լուծույթով: Լազերային ծածկույթի շերտի փուլային կազմը բնութագրվել է Brooker D8-advance միկրոտարածքի ռենտգենյան դիֆրակտոմետրով (XＲD), իսկ լազերային ծածկույթի շերտի միկրոկառուցվածքը դիտարկվել է օպտիկական մանրադիտակով (OM) և սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM): HV-5 Vickers կարծրության ստուգիչը ուսումնասիրվել է լազերային ծածկույթի շերտի մակերեսի խորության երկայնքով կարծրությունը չափելու համար: Շփման և մաշվածության թեստերի համար ընտրվել է HＲS-2M բարձր արագությամբ փոխադարձ շփման և մաշվածության ստուգիչը: Շփման օժանդակ նյութը Si3N2 կերամիկական հղկող գնդակն էր՝ 4 մմ տրամագծով: Շփման և մաշվածության պարամետրերն էին 200r/min փոխադարձ արագությունը և 20/40/60N ճառագայթային բեռը:

3 Արդյունքներ և քննարկում
3.1 XRD փուլային կազմը
Հինգ նմուշների XRD փուլային բաղադրությունը ներկայացված է Նկար 2-ում: Յուրաքանչյուր նմուշ իր քիմիական բաղադրության մեջ պարունակում է փոքր քանակությամբ TiN, ինչն է պատճառը, որ N ատոմները ներթափանցում են լազերային ծածկույթի շերտ՝ առաջացնելով ազոտման ռեակցիա: Հալած ավազանի հոսքի ընթացքում փոքր քանակությամբ վանադիում լուծվում է տիտանի համաձուլվածքի մատրիցային նյութում, և այս գործընթացում α փուլը վերածվում է β փուլի, ուստի β-Ti-ն հայտնվում է Նկար 2-ում: TiB2-ն ունի տարրալուծում-տեղումներ: բնորոշ լազերային երեսպատման գործընթացում: TiB2-ի փոքր քանակությունը կարող է ամբողջությամբ լուծարվել, իսկ TiB2-ի մի մասը կարող է միավորվել Ti-ի հետ՝ առաջացնելով TiB, իսկ մնացած TiB2-ը կարող է վերաբյուրեղանալ: Ti-ն կարող է փոխազդել Ni-ի հետ՝ ձևավորելով NiTi, Ni3Ti և NiTi2, բայց Ti-ն և Ni-ն ունեն նույն քիմիական կապի էներգիան, ինչը հեշտացնում է կայուն NiTi մետաղի իներտ միացության ձևավորումը, և Ti ատոմներն ունեն ուժեղ դիֆուզիոն արագություն, ուստի Ti-ն և Ni-ն ունեն: արձագանքում են՝ ձևավորելով միայն NiTi［9］: Ինչպես երևում է Նկար 2-ից, լազերային երեսպատման շերտը հիմնականում կազմված է TiB, TiB2, α-Ti, NiTi համաձուլվածքի պինդ լուծույթից, TiO2 և այլն, և XRD-ի արդյունքները ցույց են տալիս նաև β-Ti-ի փոքր քանակություն:

Ըստ Գիբսի միջին ազատ էներգիայի՝ կարող են տեղի ունենալ երեք ռեակցիաներ՝ տես (1), (2) և (3) նկարում։ Լազերային ծածկույթի գործընթացում Ni և B ատոմները կարող են արձագանքել Ti ատոմների հետ՝ առաջացնելով TiB2, NiTi և TiB: Միջին Գիբսի ազատ էներգիան ΔG2 < ΔG1 < ΔG3, ուստի նյութի առաջացման կարգը TiB > NiTi > TiB2 է։

Երբ TiB2 փոշի մասնաբաժինը մեծանում է մինչև 30%, ջերմաքիմիական ռեակցիայի բանաձևը (2) անցնում է աջ: TiB փուլը լազերային ծածկույթի շերտում մեծանում է, իսկ Ti փուլը նվազում է: Երբ TiB2 փոշու համամասնությունը շարունակում է աճել մինչև 40%, TiB և TiB2 փուլերի պարունակությունն ավելի է մեծանում: Բացի այդ, Ni-ն ու Ti-ն ունեն ուժեղ մերձեցում և աստիճանաբար ձևավորում են NiTi մետաղացում: Հետևաբար, Ni + 40% TiB2 լազերային երեսպատման շերտի վերջնական հիմնական արտադրանքներն են NiTi, TiO2, TiB, TiB2 և Ti:

3.2 միկրոկառուցվածք
Ni + 20% TiB2 լազերային երեսպատման շերտի SEM կառուցվածքը ներկայացված է Նկար 3-ում: Ծածկույթի շերտը հիմնականում կազմված է սև էլիպսաձև փուլից, ձգված ասեղային փուլից և շրջակա բջջային փուլից: Առավել բաշխված միկրոմասնիկների փուլի միջին տրամագիծը 0.5 ~ 3.0 մկմ է: Քանի որ B տարրի ատոմային թիվը 5 է, սովորական էներգիայի սպեկտրի անալիզատորը չի կարող ճշգրիտ չափել 10-ից պակաս ատոմային թվով տարրերի պարունակությունը: Էլեկտրոնային հետազոտության ռենտգենյան միկրովերլուծությունը (EPMA) օգտագործվում է յուրաքանչյուր տարրի բաշխումն ու պարունակությունը չափելու համար: երեսպատման շերտ [10, 11]: EPMA-ի արդյունքները տարբեր դիրքերում Նկար 3-ում ներկայացված են Աղյուսակ 3-ում:

Աղյուսակ 3-ից երևում է, որ երեսպատման շերտի քիմիական բաղադրությունը հիմնականում կազմված է Ti, B, Ni տարրերից և պարունակում է փոքր քանակությամբ Al և V տարրեր: Ti և Ni տարրերի պարունակությունը a դիրքում հիմնականում նույնն է, չկա B տարր, և կարող է գոյություն ունենալ NiTi պինդ լուծում: b դիրքի հիմնական տարրերն են Ti և B, և երկու տարրերի պարունակությունը գերազանցում է 40%-ը։ Կարելի է եզրակացնել, որ b դիրքում ասեղանման փուլը TiB է:

Համաձայն Գիբսի թերմոդինամիկական օրենքի՝ BB կապի էներգիա > B-Ti կապի էներգիա > Ti-Ti կապի էներգիա [12], որը դարձնում է TiB-ի աճի տեմպը իր բարձրության ուղղությամբ ավելի արագ և ավելի արագ, քան աճի ուղղությունը, որն ուղղահայաց է իր բարձրությանը, ինչը հեշտացնում է ասեղանման փուլը: B տարրի պարունակությունը c դիրքում մոտ երկու անգամ գերազանցում է Ti տարրի պարունակությունը: Նկար 2-ում XRD սպեկտրը ցույց է տալիս, որ TiB2-ի դիֆրակցիոն գագաթնակետի ինտենսիվությունը համեմատաբար բարձր է: Սև էլիպսաձև փուլը c դիրքում, ամենայն հավանականությամբ, կլինի TiB2:

Փոշու տարբեր հարաբերակցությամբ լազերային երեսպատման շերտերի SEM միկրոկառուցվածքը ներկայացված է Նկար 4-ում: Կարելի է տեսնել, որ երբ TiB2 հավելումների պարունակությունը փոքր է, TiB-ի պարունակությունը ծածկույթի շերտում նվազում է, և դրա բաշխումը նույնպես ավելի ցրված է: Երբ TiB2 հավելումների պարունակությունը մեծանում է, TiB-ի պարունակությունը մեծանում է, TiB մետալոգրաֆիկ մասնիկները դառնում են ավելի կոպիտ, և բաշխումը ցրվում է: Այս երևույթը պայմանավորված է B տարրի ավելացմամբ, ինչը նպաստում է B և Ti տարրի միջև ռեակցիային:

Ծածկույթի միկրոկառուցվածքն ուսումնասիրելու համար ծածկույթի վերին, միջին և ստորին հատվածի SEM միկրոկառուցվածքը ներկայացված է Նկար 5-ում:

Ծածկույթի շերտի կառուցվածքի էվոլյուցիան խորության գրադիենտով շատ ակնհայտ է։ Ծածկույթի վերին մասում in situ սինթեզվում են մեծ թվով երկփուլ մասնիկներ, որոնցից շատերը մանրացված են, և կան փոքր թվով ասեղաձև և ձևավորված կառուցվածքներ։ Միևնույն ժամանակ, TiB և TiB2 կոշտ ամրապնդման մասնիկները կարող են կանխել ջերմաստիճանի ավելորդ կորուստը հալած ավազանի վերին մասում: Հալվելուց և քայքայվելուց հետո երեսպատման շերտի հատիկները աճում են ոչ ուղղորդված՝ անկանոն ուղղությամբ և նորից միջուկանում։ Միջուկացումից հետո նոր փուլի չափը փոքր է, ինչը դարձնում է փուլային մասնիկները զտված [13]: Ծածկույթի միջնամասը կարող է ազդել վերևից ներքև փոփոխվող ջերմային կոնվեկցիայի վրա, և մեծ թվով տարրեր կենտրոնացած են մեջտեղում, ուստի EPMA-ն չի կարող հայտնաբերել բորի տարրերը, իսկ ծածկույթի վերին մասը կազմված է սև թերթիկաձև փուլերից։ , սև նուրբ ասեղաձև ֆազեր և սպիտակ եղլնաձև փուլեր։

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 6-ում, միկրոկառուցվածքի հարթ սկանավորման արդյունքները ցույց են տալիս, որ կա հարուստ էվեկտիկական կառուցվածք: Սև ծաղկաթերթիկով փուլը կարող է լինել TiB/TiB2/TiNiB էվեկտիկական փուլը, սպիտակ եղլնաձլերի փուլը՝ NiTi, իսկ մյուս փուլերը տիտանի մարտենզիտային փուլի փոխակերպման ածանցյալներ են։ BES միկրոկառուցվածքը 20% TiB2 լազերային ծածկույթի մեջտեղում ներկայացված է Նկար 7-ում՝ տարբեր գույների փուլերով, մասնավորապես՝ վառ սպիտակ, սև և մուգ մոխրագույն: Պայծառը NiTi միջմետաղային միացությունն է, սևը տիտան-բոր խառը փուլն է, իսկ մուգ մոխրագույնը՝ մարտենզիտիկ տիտանի և տիտանի օքսիդի խառը փուլը։ Լազերային ծածկույթի ներքևի մասում եղլնաձլերի փուլը աստիճանաբար մեծանում է, մուգ մոխրագույն շերտի տարածքը սկսում է մեծանալ, իսկ սև ծաղկաթերթիկ և սև նուրբ ասեղաձև փուլը զգալիորեն կրճատվում է:

3.3 Միկրոկարծրություն
Ըստ միկրոկարծրության թեստի՝ Ti6Al4V համաձուլվածքի կարծրությունը 349.2HV1.0 է։ Փոշու տարբեր հարաբերակցությամբ պատրաստված լազերային ծածկույթի շերտերի միկրոկարծրության բաշխումը խորության երկայնքով ներկայացված է Նկար 8-ում: Տեսանելի է, որ փոշու տարբեր հարաբերակցությամբ լազերային երեսպատման շերտերի միկրոկարծրությունը ավելի բարձր է, քան Ti6Al4V համաձուլվածքը: TiB2 փոշի հարաբերակցության բարձրացմամբ միկրոկարծրությունը աստիճանաբար մեծանում է։ Երբ TiB2 փոշու հարաբերակցությունը 40% է, ծածկույթի շերտի ամենաբարձր միկրոկարծրությունը հասնում է 920.8HV1.0-ի, ինչը մոտ 3 անգամ գերազանցում է Ti6Al4V խառնուրդին:

Որոշակի միջակայքում լազերային ծածկույթի շերտի խորության աճով, շերտի միկրոկարծրությունը ցույց է տալիս արագ անկման միտում, իսկ ենթաշերտի և ծածկույթի կապող մակերևույթի վերևում գտնվող խաչմերուկի շերտը ցույց է տալիս միկրոկարծրության տատանման երևույթ: 0.7-ից 0.8 մմ խորությամբ խաչմերուկի շերտը գտնվում է ջերմային ազդեցության գոտում: Այս տարածքի միկրոկարծրությունը մոտ 400HV1.0 է, իսկ միկրոկարծրության աճի միտումը շատ դանդաղ է: 0.7-ից 0.8 մմ խորության վրա խաչմերուկի շերտի միկրոկարծրությունը համեմատաբար բարձր է, քանի որ լազերային ծածկույթի շերտի ավելի կոշտ TiB2 հատիկներն ունեն ուժեղ հարվածային դիմադրություն, և լազերային ծածկույթի գործընթացը կարող է նպաստել բարակ TiB-ի ձևավորմանը և կանխել հացահատիկը: սահմանի տեղահանման սայթաքում, դրանով իսկ բարելավելով լազերային ծածկույթի շերտի միկրոկարծրությունը, որը պատրաստված է լազերային երեսպատման գործընթացով [14].

Հալած ավազանի հոսքի ազդեցության տակ TiB2 մակերեսը սկսում է ցրվել, և ծածկույթի շերտի մեջտեղում կլինի TiB2 մնացորդ, բայց կոնցենտրացիան շատ բարձր չի լինի, և միկրոկառուցվածքը նույնպես փոքր-ինչ կնվազի։ . Ծածկույթի շերտի ստորին եզրը ջերմության ազդեցության գոտին է: Մեծ քանակությամբ Ti տարրերը լողում են հալվելուց հետո, ինչը հանգեցնում է հիմնական նյութի մեծ նոսրացման արագությանը դեպի հալված ավազան՝ առանց բավարար ամրացման փուլի, և ջերմության ազդեցության տակ գտնվող գոտին ունի ամենացածր միկրոկարծրություն [15]: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ TiB16 փոշու ավելացումը զգալիորեն բարելավում է երեսպատման շերտի կարծրությունը:

3.4 մաշվածության դիմադրություն
Նույն փոշու հարաբերակցությամբ լազերային երեսպատման շերտի մաշվածության արագությունը տատանվում է բեռի հետ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 9-ում: Ti6Al4V-ի և լազերային երեսպատման շերտերի մաշվածության արագությունը մեծանում է բեռի ավելացման հետ, իսկ լազերային ծածկույթի շերտերի մաշվածության արագությունը շատ ավելի ցածր է, քան Ti6Al4V ենթաշերտի նյութերը, ինչը ցույց է տալիս, որ երեսպատման շերտերի մաշվածության դիմադրությունը շատ գերազանց է: Ծածկույթի շերտերի մաշվածության արագությունը սերտորեն կապված է կոշտ փուլի պարունակության հետ: Երբ TiB2 փոշի հարաբերակցությունը մեծանում է 20% -ից մինչև 30%, TiB կոշտ փուլի պարունակությունը մեծանում է և մաշվածության արագությունը նվազում է. երբ TiB2 փոշի հարաբերակցությունը բարձրանում է 30% -ից մինչև 40%, TiB կոշտ փուլի պարունակությունը հետագայում ավելանում է, և TiB2 հայտնվում է, որի արդյունքում մաշվածության նվազագույն արագությունը կազմում է ընդամենը 1.5 × 10-4 մմ3/վ:

Տարբեր բեռների տակ Ti6Al4V-ի SEM մաշվածության մորֆոլոգիան ցույց է տրված Նկար 10-ում: Ինչպես երևում է Նկար 10ա-ից, տիտանի համաձուլվածքը շատ քիչ մաշվածություն է արտադրում 20 Ն բեռի տակ, իսկ մաշվածության գոտին անկանոն է, կոր և ալմաստ: ձևավորված (տես Ա տարածքը Նկար 10ա-ում), ինչը ցույց է տալիս, որ Ti6Al4V ենթաշերտի նյութը խիստ վնասվել է փոխադարձ շարժման ժամանակ։ Երբ ծանրաբեռնվածությունը մեծանում է մինչև 40N, ջրհորի խորությունը մեծանում է (տես B տարածքը Նկար 10b-ում), հղկող մասնիկները արագորեն աճում են, և մաշվածությունը և շեղումը տեղի են ունենում ենթաշերտի մաշման գործընթացում, ուստի հղկող մաշվածությունը և սոսինձի մաշվածությունը շատ լուրջ են: Երբ ծանրաբեռնվածությունը 60Ն է, մաշվածության մակերեսի վրա առաջանում են մի քանի խոշոր փոսեր (տես Գ տարածքը Նկար 10c-ում), և հղկող մասնիկները կուտակվում են քերծվածքային մակերեսի վրա (տես Դ տարածքը Նկար 10c-ում): Հետևաբար, ավելացված բեռը կարագացնի տիտանի համաձուլվածքի նյութի կեղևը շփման և մաշվածության գործընթացում, և տիտանի համաձուլվածքի շփման և մաշվածության կատարումը շատ վատ է: Li JN et al. [17] եւ Weng F. et al. [18] հայտնաբերվել է նաև տիտանի համաձուլվածքների նմանատիպ մաշված մակերեսներ։

Ni + 40% TiB2 երեսպատման շերտն ունի ամենաբարձր միկրոկարծրություն և լավագույն մաշվածության դիմադրություն: Հետևաբար, լազերային ծածկույթի շերտի մաշվածության մեխանիզմը ուսումնասիրելու համար ընտրվել է Ni + 40% TiB2 երեսպատման շերտը տիտանի խառնուրդի մակերեսի վրա: The SEM հագնում մորֆոլոգիա է լազերային երեսպատման շերտ Տարբեր բեռների տակ ներկայացված է Նկար 11-ում: Լազերային երեսպատման շերտի միկրոկարծրությունը զգալիորեն բարելավվել է, ուստի ծածկույթի շերտի մաշվածությունը շատ ավելի լավ է, քան տիտանի համաձուլվածքը: Ինչպես երևում է Նկար 11ա-ից, հղկող մասնիկների թիվը զգալիորեն կրճատվել է, և չափերը նույնպես շատ ավելի փոքր են դարձել (տես Ա տարածքը Նկար 11ա-ում): Դա պայմանավորված է կոշտ NiB, TiB2 և TiO2 կոշտ փուլերի մաշվածությամբ [5]: Որոշ փլուզված կառույցներ հայտնվում են մաշված երեսպատման շերտում (տես Բ տարածքը Նկար 11բ-ում): Հավանաբար, կառուցվածքը կոշտ փուլային մասնիկներ է: Փոքր մետաղական չիպերը գծավոր են իրենց բարձր կրող հզորության պատճառով՝ խուսափելով ակոսների և քերծվածքների առաջացումից: Երբ ծանրաբեռնվածությունը մեծանում է մինչև 40 N, շերտավոր փչացումն ավելի հավանական է, Ni + 40% TiB2 երեսպատման շերտի հղկող փոշին զգալիորեն մեծանում է, մաշված մակերևույթի վրա հայտնվում են միկրոծակեր (տե՛ս Գծապատկեր 11բ-ի C տարածքը), և հղկող մաշվածությունը և սոսինձի մաշվածությունը տեղի է ունենում միաժամանակ: Քանի որ բեռը ավելի է մեծանում, հղկող փոշին երեսպատման շերտ սկսում է տարածվել ամբողջ մաշված մակերեսի վրա, և միկրոծակերի խորությունն ու լայնությունը մեծանում են (տես Դ տարածքը Նկար 11բ-ում): Այս բոլոր երևույթները ցույց են տալիս, որ բեռի ավելացման հետ մեկտեղ փխրուն փխրունությունը դառնում է ավելի լուրջ, և կոմպոզիտային ծածկույթը հարմար չէ բարձր ծանրաբեռնվածության պայմաններում:

4 եզրակացությունը

Ti6Al4V համաձուլվածքի մաշվածության դիմադրությունը բարելավելու համար, լազերային երեսպատման ծածկույթ պատրաստվել է տիտանի համաձուլվածքի մակերեսի վրա՝ օգտագործելով Ni և TiB2 խառը փոշի: Արդյունքները ներկայացված են ստորև:

(1) Լազերային ծածկույթի շերտի XRD արդյունքները ցույց են տալիս, որ լազերային երեսպատման շերտը հիմնականում կազմված է TiB, TiB2, α-Ti, β-Ti, NiTi համաձուլվածքի պինդ լուծույթից և TiO2-ից, իսկ TiB2 փոշու հարաբերակցության մեծացմամբ՝ TiB2 փուլից։ բովանդակությունը հետագայում ավելանում է:

(2) Ծածկույթի շերտը հիմնականում կազմված է սև էլիպսաձև փուլից, երկարաձգված ասեղանման փուլից և շրջակա բջջային փուլից: Սև էլիպսաձև փուլը TiB2 է, ասեղանման փուլը՝ TiB, իսկ շրջակա բջջային փուլը՝ NiTi։ TiB2-ի ավելացման հետ մեկտեղ մեծանում է TiB-ի պարունակությունը և TiB-ի մետալոգրաֆիկ մասնիկները դառնում են ավելի կոպիտ:

(3) Երբ TiB2 փոշի հարաբերակցությունը 40% է, ծածկույթի շերտի միկրոկարծրությունը հասնում է առավելագույնը 920-ի: 8HV1. 0, ինչը մոտ 3 անգամ գերազանցում է Ti6Al4V խառնուրդին: Միկրոկարծրության բարձրացումը բարելավում է երեսպատման շերտի մաշվածության դիմադրությունը: Բեռի մեծացման հետ մեկտեղ կոմպոզիտային ծածկույթի փխրուն կլեպը դառնում է ավելի ու ավելի լուրջ, ինչը հարմար չէ բարձր ծանրաբեռնվածության պայմաններում: