Zmiany mikrostruktury i właściwości stopu tytanu Ti-1Al-1Mn poddanego azotowaniu i tlenoazotowaniu w warunkach wyładowania jarzeniowego.

• Autorzy: Sobiecki J.R. , Karpiński T. , Wierzchoń T. , Rudnicki J.

Warianty tytułu

EN

Modification of the structure and properties of Ti-1Al-1Mn alloy after nitriding and oxy-nitriding by means of glow-discharge treatment.

• Konferencja: II Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Nowe Technologie w Inżynierii Powierzchni", Łódź-Spała, 12-14 października 2000
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Procesy azotowania i tlenoazotowania w warunkach wyładowania jarzeniowego są znanymi metodami obróbki polepszającymi właściwości użytkowe stali. W pracy tej zastosowano te metody do stopu tytanu Ti-1Al-1Mn, aby stwierdzić jak wpływają one na zmianę mikrostruktury i właściwości obrabianego podłoża. Azotowanie powoduje utworzenie na powierzchni warstwy typu TiN+Ti2N+alfaTi(N) o twardości powierzchniowej 2150 HV 0,05, natomiast wprowadzenie powietrza do mieszaniny gazowej jest przyczyną powstawania warstwy typu Ti(ON) wraz z fazą TiO2 o twardości 1940 HV 0,05. Badania odporności korozyjnej wykazały, że proces azotowania polepsza i tak wysoką odporność korozyjną stopu tytanu, natomiast proces tlenoazotowania nieznacznie ją pogarsza. Może to być spowodowane obecnością fazy TiO2 o zdecydowanie innej budowie krystalicznej. Obróbki te zdecydowanie zwiększają odporność na zużycie przez tarcie stopu tytanu, przy czym odporność ta jest największa po procesie azotowania. Wyżej wymienione metody zwiększają również granicę wytrzymałości zmęczeniowej w porównaniu do wyżarzonego stopu tytanu. Azotowanie w warunkach wyładowania jarzeniowego zwiększa granicę wytrzymałości zmęczeniowej od wartości 350 MPa do 388 MPa natomiast tlenoazotowanie do 374 MPa po 6 godzinach obróbki.

EN

The nitriding and oxynitriding processes under glow discharge conditions are well known methods of improving the properties of steels. In this work these methods were used to change the microstructure and properties of titanium alloy Ti- 1Al- 1Mn. The nitriding process causes the formation of TiN+Ti2N+alphaTi(N) type layer. The hardness of this layer is 2150 HV 0,05. The incorporating of air into the gaseous atmosphere causes the formation of Ti(ON) type layer with TiO2 phase present in it. The hardness of this layers is 1940 HV 0,05. The corrosion resistance investigations showed that the plasma nitriding process increases the high corrosion resistance of titanium alloy and plasma oxynitriding processes slightly decreases it. This could be due to presence of TiO2 phase of completely different crystallographic structure. The above mentioned methods significantly increase the wear resistance of titanium layers. The best wear resistance is obtained after the glow discharge nitriding process. The fatigue behaviour of plasma nitrided and oxynitrided Ti-1Al-1Mn alloy was also studied. The results showed that the fatigue strength of nitrided layers increased from 350 MPa to 388 MPa and of oxynitrided layers to 374 MPa after 6 hours of treatment.

Słowa kluczowe

EN

titanium alloy; nitriding; oxynitriding; glow discharge; microstructure; hardness; corrosion resistance; fatigue strength

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2000
• Tom: R. XXI, nr 6
• Strony: 438--441
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Sobiecki J.R.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechniki Warszawskiej

autor

Karpiński T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechniki Warszawskiej

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechniki Warszawskiej

autor

Rudnicki J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechniki Warszawskiej

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Kasemo, J. Lausmaa, Surface Science Aspects on Organic Biomaterials, CRC, Crit. Rev. Biocomp.2 (1986), 335.
• [2] L. Sennerby, P. Thompson, L. E. Ericson, Early Tissue Response to Titanium Implants Inserted in Rabbit Cortical Bone. G. Mater. Sci. Med. 4, (1993), 4.
• [3] F. Grossman, Zastosowanie tytanu i jego stopów w medycynie. Materiały I Konferencji Biomateriałów w Stomatologii Ustroń, (1995), 40.
• [4] M. Zlatanovic, T. Gredic, A Kunosic, Surface and Technology, 63, (1994), 35.
• [5] E. Roliński, Mechanism of high-temperature plasma nitriding of titanium, Mater. Sci. Engineering 100 (1988), 193.
• [6] J. E. Barry, E. J. Tobin, P. Sioshasi, Surface and Coatings Technology 51, (1991), 176.
• [7] A.Raveh, A. Bussiba, A. Bettelheim, Plasma nitnded α+β Ti alloy: layer characterization and mechanical properties modification, Surface and Coatings Technology, 57, (1993) 19.
• [8] T. M. Muraleedharan, E I. Meletis, Surface modification of pure titanium and Ti-6A1-4V by intensified plasma ion nitriding, Thin Solid Films 221 (1992) 104.
• [9] T. Wierzchon, A. Fleszar: “Properties of surface layers produced on titanium alloy by thermo-chemical treatment under glow discharge conditions” Surface and Coatings Technology 96 (1997) 205.
• [10] T. Wierzchon, A. Fleszar, D. Krupa, Properties of surface layers on titanium alloys produced by plasma carboxynitriding process. Proceed of the 2nd International Conference on Carburizing and Nitriding with Atmospheres USA (1995), 341.
• [11] T. Wierzchoń, A. Fleszar, E. Czarnowska, Plasma diffusion treatments of titanium alloys under glow discharge conditions, 11th Inter. Conf. on Heat. Treat, and Surf. Eng. Florence, Italy, vol.3, (1998), 1.
• [12] A. Bylica, J. Sieniawski, Wpływ parametrów obróbki cieplnej na wytrzymałość doraźną i wytrzymałość zmęczeniową stopu tytanu Ti-6Al-2 Cr-2Mo, Inżynieria Materiałowa 2, (1981), 58.
• [13] K Kubiak, J. Sieniawski, Effect of forging conditions and annealing temperature on fatique strenght of two-phase titanium alloys, Materials and Design, 18, (1997) 365
• [14] P. E. Markowsky, Improvement of structure and mechanical properties of cast titanium alloys using rapid heat treatment, Mat. Sci. And Eng. A 190, (1995), L.9
• [15] K. Tokaji, J.C.Bian, T. Ogawa, M. Nakajima, The microstructure dependence of fatigue behaviour in Ti-15Mo5Zr-3Al alloy. Mat. Sci. And Eng, A 213 (1996) 86
• [16] J. G. Han, R.Hochman, The effect of nitrogen and boron ion implantation on cyclic deformation responce in Ti-24V alloy, Mat. Sci. And Eng. 90, (1987) 317
• [17] V. M. Weerasinghe, D. R. F. West, J. De Damboreenea, Laser surface nitriding of titanium and a titanium alloy, J. of Mat. Proc. Technol. 58, (1996), 79
• [18] S. Mridha, T. N. Baker, Crack-free hard surfaces produced by laser nitriding of commercial purity titanium, Mat. Sci. and Eng. A 188 (1994), 229.
• [19] K. Tokai, T. Ogawa, H. Shibata, The effect of gas nitri ding on fatigue behaviour in pure titanium, Fatigue 16, (1994), 331
• [20] K. Tokai, T. Ogawa, H. Shibata, The effect of gas nitriding on fatigue behaviour in titanium alloys. Fatigue 16, (1994), 370.
• [21] Polska Norma PN-83/ H – 04302,1983