Właściwości warstwy wierzchniej stopu tytanu Ti-6Al-4V wytworzonej w procesie stopowania laserowego

• Autorzy: Filip R. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

Properties of surface layer of Ti-6Al-4V titanium alloy produced in laser alloying process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem prowadzonych badań było określenie wpływu obróbki laserowej warstwy wierzchniej stopu tytanu Ti-6Al-4V na jego właściwości użytkowe, ze szczególnym uwzględnieniem właściwości tribologicznych. Stopy tytanu charakteryzują się dużym współczynnikiem tarcia i małą odpornością na ścieranie – właściwościami ograniczającymi ich zastosowanie w technice. Stopowanie laserowe wykonano za pomocą lasera CO 2 o mocy 1 kW. Stosowano nadmuch azotu oraz przetapianie w atmosferze argonu nałożonej warstwy mieszaniny proszków Si, SiC i TaB 2 oraz grafitu. Ocena właściwości użytkowych wytworzonych warstw (twardości, odporności na ścieranie i korozję) wykazała możliwość efektywnego ich modyfikowania przez wprowadzanie pierwiastków i związków chemicznych tworzących z tytanem fazy międzymetaliczne o dużej twardości, w osnowie martenzytycznej. Największą twardość i odporność na zużycie wykazują kompozytowe warstwy konstytuowane przez ich przetapianie z proszkiem Si lub SiC. Jednocześnie warstwy te charakteryzują się mniejszą odpornością na korozję w porównaniu z przetapianymi w atmosferze azotu. Stopowanie laserowe umożliwia zwiększenie odporności na zużycie i zastosowanie elementów ze stopu tytanu do pracy w silnie obciążonych węzłach tribologicznych elementów konstrukcyjnych.

EN

The presented work concerns the surface layer modification of the Ti-6Al-4V two-phase titanium alloy by laser treatment. Changes in the chemical and phase composition of the laser alloyed zone have an influence on its properties, particularly the tribological ones. Titanium alloys are characterized by a high friction factor value and poor wear resistance, which limits their potential application. Laser alloying was conducted using a CO2 laser at a power rate of 1 kW. Remelting of the surface layer was carried out in a nitrogen gas atmosphere. Laser alloying consists in the remelting of pre-placed layers of Si, SiC and TaB 2 powders mixed with graphite. The testing of properties of the alloyed zone: hardness, wear and corrosion resistance reveals the ability of effective modification of the surface layer by the addition of elements and compounds that along with titanium form hard phases distributed in a martensitic matrix. Composite layers created by the remelting of Si and SiC powders show the highest hardness and wear resistance. These layers are characterized by lower corrosion resistance in comparison to the layer remelted in a nitrogen atmosphere. The increment in wear resistance of the obtained layers makes this technique advantageous for application in heavily loaded friction pairs.

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu dwufazowy; twardość; właściwości tribologiczne; odporność na korozję

EN

two-phase titanium alloys; hardness; wear resistance; corrosion resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 165--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Filip R.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Sieniawski J.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Donachie M. J. Jr.: Titanium – A technical guide. ASM International, Materials Park, Ohio (2000).
• [2] Titanium alloys – Materials properties handbook. ASM International Materials Park, Ohio (2002).
• [3] Nitkiewicz Z.: Wykorzystanie łukowych źródeł plazmy w inżynierii powierzchni. Wydawnictwo Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa (2001).
• [4] Borgioli F., Galvanetto E., Izzoelli F., Pradelli G.: Improvement of wear resistance of Ti-6Al-4V alloy by means of thermal oxidation. Materials Letters 59 (2005) 2159÷2162.
• [5] Tian Y. S., Chen C. Z., Chen L. X., Huo Q. H.: Microstructures and wear properties of composite coatings produced by laser alloying of Ti-6Al-4V with graphite and silicon mixed powders. Materials Letters 60 (2006) 109÷113.
• [6] Filip R.: Stopowanie laserowe jako metoda kształtowania właściwości użytkowych stopu tytanu Ti6Al4V. Inżynieria Materiałowa 5 (2006) 943÷946.
• [7] Liu Z., Chong P. H., Skeldon P., Hilton P. A., Spencer J. T., Quayle B.: Fundamental understanding of the corrosion performance of laser-melted metallic alloys. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 5514÷5525.
• [8] Wyrzykowski J. W., Pleszakow E., Sieniawski J.: Odkształcanie i pękanie metali. WNT, Warszawa (1999).