Scientific journal
International Journal of Experimental Education
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

1, 2 2 2 2 3
1
2
3

Титановые сплавы находят широкое применение благодаря более низкому весу, прочности, сравнимой со сталью, и коррозионной стойкости, в некоторых случаях, превышающую стойкость специальных нержавеющих сталей в различных агрессивных средах. Однако, в некоторых случаях помимо коррозионной стойкости необходимо наличие специальных свойств, например, высокой тепло- и электропроводности, которые у титана ниже, чем у сталей. Наиболее перспективным материалом, имеющим высокие показатели твердости, коррозионной и износостойкости, тепло- и электропроводности являются бориды титана. Так, электропроводность диборида титана (TiB2) более чем в 5 раз превышает электропроводность чистого титана, а его теплопроводность при температуре 600 °С и более – в 3–3,5 раза выше. Наиболее часто применяемые способы получения боридов титана в отечественной промышленности и науке – плазменный [1] и химико-термическая обработка (ХТО) в расплавах [2]. Каждый из этих способов имеет недостатки. При плазменном способе получение монолитного покрытия на титановых деталях невозможно, а при ХТО в расплавах имеются сложности с обработкой деталей сложной формы и последующая их отмывка от остатков расплава, кроме того, высокая активность титана требует применения защитных сред для изоляции титановых заготовок от атмосферы в процессе получения покрытия. Наиболее перспективным способом нам видится ХТО из порошковых сред [3] и насыщающих обмазок [4–17], однако это направление исследований в России мало изучено.

В работе изучали возможность получения диффузионных боридных покрытий на титановом сплаве ВТ 1-0 из насыщающих обмазок, содержащих в качестве основного насыщающего компонента карбид бора (В4С). Проведен сравнительный анализ микроструктуры, морфологии и элементного состава, диффузионных боридных покрытий на титане марки ВТ 1-0, полученных насыщением из обмазок.

Упрочнение образцов размерами 10×20×5 мм вели в камерной печи типа СНОЛ, в качестве насыщающей среды использовали обмазку на основе карбида бора с добавлением соединений хрома и кремния [4, 5], а также отдельный подслой обмазки, содержащий, в качестве борирующего агента аморфный бор марки А. Микроструктуру упрочненных изделий исследовали на поперечных шлифах при помощи инвертированного микроскопа Carl Zeiss Axio Observer Z1m. Для измерения толщины диффузионного покрытия использовали программный комплекс «Thixomet Pro®». Исследование элементного состава проводили при помощи рентген-флуоресцентного анализатора «Х-МЕТ 7500». Фазовый состав получаемых покрытий исследовали при помощи рентгеновского дифрактометра «ДРОН-6». ХТО (борирование) проводили из двухслойной обмазки, нижний слой которой состоял из аморфного бора, верхний слой – из карбида бора [5–8] и из обмазки, содержащей карбид бора [5–8]. В результате высокотемпературного диффузионного насыщения титана ВТ1-0 были получены покрытия.

Установлено, что толщина диффузионного покрытия, полученного насыщением из двухслойной обмазки, примерно соответствует толщине покрытия, полученного в однослойной обмазке (52 и 49 мкм соответственно). Однако концентрация диффундирующих элементов и фазовый состав покрытий существенно различаются в зависимости от химического состава насыщающих сред. Исследования показали, что при изменении химического состава насыщающей среды, структура диффузионного покрытия изменяется. В первом случае насыщения из обмазки, содержащей подслой аморфного бора, боридный слой имеет ярко выраженное однофазное строение и по результатам рентгенофазового анализа, представляет борид Ti2B5. Во втором случае (насыщение из однослойной обмазки, содержащей в качестве борирующего агента карбид бора) покрытие имеет двухфазное строение и поданным рентгеноструктурного анализа, верхняя часть покрытия толщиной 14–17 мкм соответствует бориду Ti2B5, а нижняя часть представлена боридом TiB.

Таким образом показана возможность получения упрочняющих боридных слоев на титановом сплаве ВТ 1–0 из насыщающих обмазок на основе аморфного бора и многокомпонентных смесей на основе карбида бора. Установлено, что в условиях насыщения титана из обмазок процессы диффузии идут достаточно интенсивно и формируются покрытия толщиной 40–50 мкм.