Structure, Phase Composition and Properties of Surface Layers of the Titanium after Electroexplosive Doping with Yttrium and Electron-Beam Processing

Abstract

Проведено модифицирование поверхностного слоя технически чистого титана комбинированным методом, сочетающим электровзрывное леги-рование иттрием и последующее облучение высокоинтенсивным элек-тронным пучком с параметрами: плотность энергии пучка электронов -20-70 Дж/см 2 , длительность импульса -150 мкс, количество и частота следования импульсов -3 и 0,3 Гц соответственно. Методами современ-ного физического материаловедения (рентгеноструктурный анализ, оп-тическая, сканирующая и просвечивающая электронная дифракционная микроскопия, измерения твёрдости, микротвёрдости, коэффициента тре-ния и скорости изнашивания) выполнены исследования элементного и фазового составов, дефектной субструктуры, механических и трибологи-ческих характеристик легированного слоя. Выявлено формирование мно-гослойной многофазной субмикро-и нанокристаллической структуры, характеризующейся расслоением материала по титану и иттрию. По-верхностный слой толщиной 500 нм является аморфным. Ниже распола-гается слой толщиной 1,0-1,5 мкм, имеющий столбчатое строение. Под ним выявляется протяжённый (30-40 мкм) слой со структурой дендрит-ной (глобулярной) кристаллизации. Аморфный слой обогащён титаном, а лежащий под ним слой со столбчатой структурой -иттрием. Основной фазой поверхностного слоя является -иттрий (объёмная доля -73%), а объёмная доля других фаз существенно меньше (-титана -10%, карби-да TiC и оксида титана TiO 2 -14%, оксида иттрия Y 2 O 3 -3%). Насыще-ние поверхностного слоя титана атомами иттрия, кислорода и углерода Успехи физ. мет. / Usp. Fiz. Met. 2015, т. 16, сс. 175-227 Îòòèñêè äîñòóïíû íåïîñðåäñòâåííî îò èçäàòåëÿ Ôîòîêîïèðîâàíèå ðàçðåøåíî òîëüêî â ñîîòâåòñòâèè ñ ëèöåíçèåé 2015 ÈÌÔ (Èíñòèòóò ìåòàëëîôèçèêè èì. Ã. Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðàèíû) Íàïå÷àòàíî â Óêðàèíå.

Modification of Silumin Using the Electroexplosive Method

“…are used to implement these structural and phase mechanisms of silumin strengthening [4][5][6]. Pulsed fusion with simultaneous saturation of surface layers of the material with doping elements followed by high-speed crystallization and formation of strengthening phases, carried out by plasma formed during the electrical explosion of a conductive material (electroexplosive doping, EED), is one of the promising methods for modifying the structure and properties of metals and alloys [7,8]. Electroexplosive doping of metals and alloys is carried out by a pulsed action of multiphase plasma jets formed during an electrical explosion of conductors.…”