КОРОЗІЙНА ТА КОРОЗІЙНО-МЕХАНІЧНА ТРИВКІСТЬ ТИТАНОВИХ СПЛАВІВ, ПОВЕРХНЕВО МОДИФІКОВАНИХ АЗОТОМ З ВИКОРИСТАННЯМ ІОННО-ПЛАЗМОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ :

Краткое содержание

Основний зміст роботи

У вступі стисло висвітлені проблеми, які пов’язані з експлуатацією титанових сплавів, обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету роботи та визначено основні напрямки її досягнення, відзначено наукову новизну та практич­ну цінність отриманих результатів, подано дані про їх апробацію, а також зазначено особистий внесок здобувача в наукових працях. Показано зв’язок роботи з наукови­ми програмами, планами, темами.

У першому розділі описано властивості та області застосування титану і його сплавів, проаналізовано загальні уявлення про їх електрохімічну й корозійну пове­дінку в розчинах кислот, а також корозійно-механічне руйнування їх поверх­ні внаслідок фретинг-корозії та абразивного зношування. Сформульовано основні завдання дисертаційної роботи та визначено напрям­ки досліджень.

У другому розділі наведено дані про досліджувані матеріали та висвітлено методичні аспекти дисертаційної роботи.

Об’єкти дослідження: псевдо-a сплави марки ПТ-3В (4,5% Al; 2,5% V), марки ТС-5 (5,33% Al; 1,95% V; 2,06% Zr; 3,15% Sn), (a+b)-сплави марок ПТ-5В (5,8% Al; 1,9% V), ВТ-6 (5,50% Al; 3,5% V).

Модифікування поверхні сплавів азотом здійснювали на спеціалізованій уста­новці ЭЛУ-9М “МАРИЯ”, яка дала змогу інтегрувати процеси іон­ної імплан­тації та осадження покриву з нітриду титану, за доз опромінення D = 4·10¹⁶...1,4·10¹⁸ іон/см² за енергії іонів E = 30 кеВ з подальшим відпалом у вакуумі за температури 530°С впродовж 2 год.

Одношаровий покрив з нітриду титану одержували шляхом розпи­лення като­дів з титану високої чистоти в се­редовищі очищеного азоту за тиску 0,7 Па. Після нанесення покриву зразки охолоджували в вакуумі до 150°С впродовж 25 хв.

Багатошарові нітридні покриви одержували методом конденсації з іонним бом­бардуванням (КІБ) за допомогою планетарного механізму обертання зразків.

Металографічні дослідження проводили на оптичному мікроскопі “Neophot-2” і на сканівних електронних мікроскопах “LEO-840” з приставкою для мікро­елемент­ного аналізу та ZEISS EVO-40XVP з системою рентгенівського мікроаналізу INCA Energy.

Фазовий склад поверхневих шарів досліджували за допомогою дифрактометра ДРОН-3.0 (CuK_a-випромінювання з фокусуванням трубки за схемою Брегга-Брен­тано, пакети програмного забезпечення DHN-PDS та CSD).

Мікротвердість поверхні вимірювали на приладі ПМТ-3 за навантаження в діапазоні 0,05...0,1 Н.

Характеристики корозійних процесів досліджу­ва­ли в потенціодинаміч­ному режимі з використанням вольтамперометричної системи СВА-1Б-М. Електрод по­рівняння – хлоридсрібляний типу ЭВЛ-1М1. Швидкість зміни по­тен­ціалу 2 мВ/с.

Швидкість загальної рівномірної корозії та опір модифікованих сплавів абра­зивному зношуванню оцінювали гравімет­ричним методом.

Під час корозійно-абразивного тертя фіксували характер зміни електродного потенціалу.

Довговічність сплавів, за умов корозійного фретинг-утом­ного руй­нування, оці­нювали на плоских зразках за часом до їх повного руйнуван­ня внаслідок циклічного навантаження консольним згином. Умови випробувань наступні: база – 1·10⁷ циклів; амплітуда напружень s_а = 80...200 МПа; частота навантаження f = 10 Гц. Середній контактний тиск у зоні фретингу q = 25...70 МПа залежно від напружень.

У третьому розділі подано результати досліджень впливу режимів опромінен­ня іонами азоту титанових спла­вів на їх структурно-фазовий стан та електрохімічні характеристики.

Встановлено, що у імплантованих азотом поверхневих шарах сплаву ПТ-3В концентрація Al та V є менша, ніж в об’ємі сплаву. Перерозподіл a-стабілізуючого елемен­та Al внас­лідок впровадження азоту призводить до утворення збагачених алюмі­нієм ділянок (кластерів), а обмежена розчинність ванадію в a-Ті обумовлює його виділення з твердого розчину та дифузійний відвід у глибину сплаву.