Surface hardening alloy VT6 of electroexplosion alloying with boron carbide and by electron beam treatment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Investigations aimed at identifying the changes in the surface layer of titanium alloy VT6 after combined treatment are carried out. Combined surface treatment of titanium alloy VT6 includes alloying with plasma formed during electrical explosion of titanium foil with a powder weight quantity of boron carbide and subsequent irradiation by high-intensity pulse electronic beam of sub millisecond exposure time. The titanium foil is used as exploded conductor during electroexplosive alloying. A weight quantity of boron carbide powder is placed into explosion area over the titanium foil. The laboratory electroexplosive device EVU 60/10 is used for EEA (electroexplosive alloying).The main parameters for a pulse liquid-phase alloying are set by the value of the charging voltage of the energy storage device of the accelerator, the diameter of the nozzle channel and the distance from its section to the sample. Subsequent thermal treatment of the titanium alloy VT6 surface layer is performed with high-intensity pulse electronic beam at the SOLO device (Institute of High Current Electronics SB RAS). The study found that electroexplosive alloying of the surface layer of titanium alloy VT6 samples leads to the formation of the highly developed relief. In the surface layer a heterogeneous distribution of alloying elements is observed through the methods of electron scanning microscopy. A significant difference in its concentration in the revealed layers leads to the difference in its strength and tribological properties. The subsequent electron beam treatment of the alloyed surface leads to its smoothing. The formation of the multilayer structure occurs and the distribution of alloying elements in the surface layer becomes more uniform. Analysis of the treated surface irradiated by the electron beam revealed the presence of two characteristic elements of the structure, formed in the result of the subsequent treatment with high-intensity pulse electron beam. The first structure element is acicular structure areas with the needle size of 1-10 microns. Studies of the transverse sections of the titanium alloy after combined treatment allowed to determine the thickness of the modified layer, which is not more than 30 μm. So, we can conclude that electroexplosive alloying and fast cooling at pulse treatment lead to the formation of a structure of submicro-nanoscale level that can improve the strength and tribological properties of the treated surface.

About the authors

T. Yu Kobzareva

Siberian State Industrial University

Email: kobzarevatanya@mail.ru
42, Kirov st., Novokuznetsk, 654007, Russian Federation

V. E Gromov

Siberian State Industrial University

Email: gromov@physics.sibsiu.ru
42, Kirov st., Novokuznetsk, 654007, Russian Federation

Yu. F Ivanov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: yufi55@mail.ru
30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation

S. V Konovalov

Siberian State Industrial University

Email: konovalov@physics.sibsiu.ru
42, Kirov st., Novokuznetsk, 654007, Russian Federation

E. A Budovskikh

Siberian State Industrial University

Email: budovskikhea@yandex.ru
42, Kirov st., Novokuznetsk, 654007, Russian Federation

V. A Bataev

Novosibirsk State Technical University

Email: vabataev@yandex.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

References

  1. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник для вузов. - 3-е изд. - М.: МИСИС, 1999. - 416 с. - ISBN 5-87623-027-8.
  2. Research progress on laser surface modification of titanium alloys / Y.S. Tian, C.Z. Chen, S.T. Li, Q.H. Huo // Applied Surface Science. - 2005. - Vol. 242, iss. 1/2. - P. 177-184. - doi: 10.1016/j.apsusc.2004.08.011.
  3. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы: состав, структура, свойства: справочник. - М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. - 520 с.
  4. Boyer R.R., Briggs R.D. The use of β titanium alloys in the aerospace industry // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2005. - Vol. 14, iss. 6. - P. 681-685. - doi: 10.1361/105994905X75448.
  5. Полмеар Я., Джон Д. Легкие сплавы: от традиционных до нанокристаллов. - М.: Техносфера, 2008. - 468 с.
  6. Физические основы электровзрывного легирования металлов и сплавов / А.Я. Багаутдинов, Е.А. Будовских, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Громов. - Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2007. - 301 с. - ISBN 978-5-8441-0263-9.
  7. Полетика И.М. Крылова Т.А., Макаров С.А. Использование электронно-лучевой обработки для создания упрочняющих покрытий // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - Т. 319, № 2. - С. 94-98.
  8. Surface hardening alloy VT6 of electric explosion and by electron beam / Yu.F. Ivanov, T.Yu. Kobzareva, S.V. Raikov, V.E. Gromov, N.A. Soskova, E.A. Budovskikh // AIP Conference Proceedings. - 2014. - Vol. 1623. - P. 217-220. - doi: 10.1063/1.4901482.
  9. Формирование структурно-фазовых состояний и свойств поверхности титановых сплавов при электровзрывном легировании и последующей электронно-пучковой обработке / С.В. Райков [и др.]. - Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2014. - 267 с. - ISBN 978-5-905647-09-3.
  10. Модифицирование структуры и свойств легких сплавов упрочняющими технологиями / под. ред. В.Е. Громова, Ю.Ф. Иванова. - Новокузнецк: Полиграфист, 2015. - 226 с. - ISBN 978-5-91797-202-2.
  11. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. - 2008. - Т. 51, № 5. - С. 60-70.
  12. Ion J.C. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. - 1st ed. - Oxford: Elsevier Butterworth Heinemann, 2005. - 576 p. - ISBN 978-0-7506-6079-2.
  13. Microstructure transformations of laser surface melted near alpha titanium alloy / G. Luo, G. Wu, Z. Huang, Z. Ruan // Materials Characterization. - 2009. - Vol. 60, iss. 6. - P. 525-529. - doi: 10.1016/j.matchar.2008.12.009.
  14. Астапчик С.А., Голубев В.С., Маслаков А.Г. Лазерные технологии в машиностроении и металлообработке. - Минск: Беларуская навука, 2008. - 251 с. - ISBN 978-985-08-0920-9.
  15. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. - М.: Техносфера, 2006. - 384 с. - ISBN 5-94836-018-0.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».