Modyfikacja warstwy wierzchniej stopu Ti-6Al-4V za pomocą azotowania dyfuzyjnego i im plantacji jonowej azotu

• Autorzy: Yaskiv O. , Pohreliuk I. , Fedirko V. , Kravchyshyn T. , Levintant-Zayonts N. , Bonchyk O. , Sawitski G.

Warianty tytułu

EN

Surface modification of Ti-6Al-4V alloy by nitriding and subsequent nitrogen ion implantation

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In present paper the aspects of complex nitriding of titanium alloys by two methods (thermodiffusion saturation and implantation with nitrogen) were examined. Before implantation both thin oxynitride and thick nitride layers have been formed on the Ti-6A1-4V alloy surface (Fig.l). It was shown that nitrogen implantation allows to modify the coatings. Qualitative and quantitative character of changes is determined by the structural and phase state of titanium surface layer achieved previously. It was investigated that nitrogen implantation improves the surface microhardness both nitride and oxynitride coatings (Fig. 5, 6). Our results reveal that the surface hardening without losses of its quality can be achieved by the implantation of nitrogen in oxynitride layer.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono metodę kształtowania modyfikowanej warstwy wierzchniej stopu Ti-6A1-4V poprzez zastosowanie podwójnej obróbki powierzchni: nasycania termodyfuzyjnego i implantacji jonowej. Przed implantacją, za pomocą technologii azotowania dyfuzyjnego na powierzchni badanego stopu, były wytworzone cienkie warstwy: podwójna tlenowo-azotowa i azotowa (rys. 1). W pracy scharakteryzowano wpływ podwójnej obróbki powierzchni stopu Ti-6A1-4V na jej stan. Ilościowy i jakościowy charakter zmian został określony poprzez badania zmian mikrostruktury, składu fazowego, a także zmianę mikrotwardości modyfikowanej warstwy. W pracy zostało pokazane, że implantacją jonowa spowodowała podwyższenie mikrotwardości podwójnie modyfikowanych warstw na powierzchni stopu Ti-6A1-4V (rys. 5, 6), nie pogarszając przy tym wyjściowych parametrów wcześniej naniesionych powłok.

Słowa kluczowe

PL

stop Ti6Al4V; azotowanie dyfuzyjne; implantacja jonowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 3
• Strony: 134--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Yaskiv O.

autor

Pohreliuk I.

autor

Fedirko V.

autor

Kravchyshyn T.

autor

Levintant-Zayonts N.

autor

Bonchyk O.

autor

Sawitski G.

• Physical-Mechanical Institute of national Academy of Sciences of Ukraine,

Bibliografia

• [1] Leonhard A., Liepack H., Bartsch K.: CVD of TiCx/a-C-layers under d.c.- pulse discharge, Surf. and Coat. Technol 133-134 (2000) 186-190.
• [2] Su Y. L., Kao W. H.: Optimum multilayer TiN-TiCN coating for wear resistance and actual application, Wear 223 (1998) 119-130.
• [3] Karlsson L.: Arc evaporated Titanium Carbonitride Coatings. Dissertation No. 565, Linkoping University, printed in Sweden (1999) 190.
• [4] Lapostoll F., Billard A., Stebut von J.: Structure/mechanical properties relationship of titanium–oxygen coatings reactively sputter-deposited, Surf. and Coat. Technol 135 (2000) 1-7.
• [5] Shenhar A., Gotrnan I., Radin S. et al.: Titanium nitride coatings on surgical titanium alloys produced by a powder immersion reaction assisted coating method: residual stresses and fretting behavior, Surf. and Coating Technol 126 (2000) 210-218.
• [6] Venugopalan R., George M. A., Weirner J. J., Lucas I. C.: Surface topography, corrosion and microhardness of nitrogen-diffusion-hardened titanium alloy, Biomaterials 20 (1990) 1709-1716.
• [7] Kapzhinski M. P., Kinast E. J. and Santos dos C. A.: Near-surface composition and tribological behaviour of plasma nitrided titanium, J. Phys. D, Appl. Phys. 36 (2003) 1858-1863.
• [8] Polyakova I., Hubert Th.: Thermal stability of TiN thin films investigated by DTG/DTA, Surf. and Coat. Technol 141 (2001) 55-61.
• [9] Oyama S. T.: The Chemistry of transition metal carbides and nitrides, Blackie Academic and Professional, New York (1996).
• [10] Fokin N. М., Ruskol Yu. S., Musolov А. V.: Titanium and its alloys in chemical industry, Chemistry Press, Leningrad (1978) 200 (in Russian).
• [11] Gorynin I. V., Chechulin B. B.: Titanium in machine building, Machynostroyeniye Press, Мoskow (1990) 400 (in Russian).
• [12] Powder Diffraction File 1974: Search manual alphabetical listing and serach section of frequently encountered phases, Inorganic, Philadelphia (1974).
• [13] Kraus W., Nolze G.: Powder Cell – a program for the pepresentation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns, J. Appl. Cryst 29 (1996) 301–303.
• [14] Pierson H. O.: Handbook of refractory nitrides and carbides, Noyes Publ., New York (1996).
• [15] Toth L. E.: Transition metal carbides and nitrides, Academic, New York (1971) 320.
• [16] Kireyev L. S., Selivanov V. F., Peshkov V. V.: Interaction between titanium and gases at heating in nitrogen, Metal Sciences 4 (1994) 13-16 (in Russian).
• [17] LeClair P. R.: Titanium nitride thin films by the electron shower process, Massachusetts Institute of Technology (1998) 68.
• [18] Martin N., Banakh O., Santo A. M. E., Springer S., Sanjines R., Takadoum J., Levy F.: Correlation between processing and properties of TiNxOy thin films sputter deposited by the reactive gas pulsing technique, Thin Solid Films 287 (1996) 254.
• [19] Kalner V. D., Verner А. K.: Influence of oxygen on properties of coating based upon titanium nitride, Metal Sciences 4 (1994) 10-12.
• [20] Komissarov A. P., Makhlin N. A., Polyakov V. A.: Changes in metals surfach layers at low-energy irradiation by ions of active gas, Physika i chimiya obrabotki materialov 3 (1991) 5-13 (in Russian).
• [21] Vojtovich R. F.: Oxidizing of carbides and nitrides, Naukova dumka, Kiev (1981) 192 (in Russian).
• [22] Alyamoskij S. I., Zajnullin Yu. G., Scveykin G. P.: Oxycarbides and oxynitrides of metals of IVA and VA subgroups, М. Science (1981) 144 (in Russian).
• [23] Alyamovskij S. I., Zajnullin Yu. G., Scveykin G. P.: Coefficients of thermal extension and screening of M-M bonds in cubic oxynitrides of titanium, Inorganic materials 13 №10 (1977) 1783-1786 (in Russian).
• [24] Hirvonen J. K.: Ion Implantation, Academie Press, New York (1980) 390.
• [25] Lysunov Yu. D., Ryazanov A. I.: Braking of quick charged particles in surfach layers of multicomponent materials and formation of primary radiation defects at ion irradiation, Surface 5 (1987) 121-131 (in Russian).
• [26] Radjabov T. D., Bagdasaryan A. S.: Change of surface microhardness and wear resistance of titanium alloys after ion nitriding, Surface, Physics, Chemistry, Mechanics 11 (1986) 104-111 (in Russian).
• [27] Kalakhan O., Okhota H.: Effect of ion implantation with nitrogen on electrochemical behavior of titanium alloys of various grades, Material Science 4 (2004) 548-552 (in Ukrainian).