Kształtowanie mikrostruktury warstwy wierzchniej stopów tytanu w procesie przetapiania laserowego

• Autorzy: Filip R. , Raga K.

Warianty tytułu

EN

Modification of titanium alloys surface layer microstructure through laser remelting process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano oceny wpływu modyfikacji składu chemicznego i fazowego warstwy wierzchniej podłoża ze stopów tytanu Ti-6Al-4V i Ti-6Al- -2Mo-2Cr przez jej przetapianie i stopowanie laserowe proszkami Si, SiC oraz TaB2 zmieszanych z grafitem. W procesie przetapiania stosowano laser CO2 o mocy 1 kW. Przetapianie prowadzono w atmosferze azotu, natomiast stopowanie w strumieniu argonu. Wytworzoną warstwę wierzchnią o budowie kompozytowej cechowała obecność wydzieleń faz powstałych w wyniku stopowania w osnowie martenzytycznej. Azotki tytanu TiN i Ti 2N, węglik TiC oraz wydzielenia faz Ti5Si3 i TiB o dużej twardości krystalizują w postaci dendrytów lub płytek. Ich objętość względna zmniejsza się ze wzrostem odległości od powierzchni. Proces stopowania prowadzono dla trzech prędkości przemieszczania głowicy laserowej: 0,008; 0,013 i 0,017 m/s. Wykazano, że zwiększenie prędkości skanowania wiązką laserową powoduje zmniejszenie głębokości warstwy stopowanej. Jednocześnie można uzyskać powierzchnię o mniejszej wartości parametrów chropowatości.

EN

The paper presents the evaluation of surface layer modification of the Ti- 6Al-4V and Ti-6Al-2Mo-2Cr two phase titanium alloys substrate. Laser alloying was conducted using a CO2 laser of a 1 kW power rating. Remelting of the surface layer was carried out in nitrogen atmosphere. Laser alloying consists in remelting pre-placed tiers of Si, SiC and TaB 2 powders mixed with graphite. This process was carried out in argon atmosphere. The created surface layers possess a compositional character and included particles of phases formed as result of the alloying process and spaced throughout the martensitic matrix. Particles of TiN and Ti 2N nitrides, TiC carbide, and Ti5Si3 phases with high hardness have the shape of dendrites or plates. The relative volume of these phases decreased with increasing distance from the surface. An increase in speed of the laser head displacement (from 0,008 to 0,017 m/s) brings about a decrease in the depth of the alloyed zone, which also leads to a reduction in surface roughness.

Słowa kluczowe

PL

stopy tytanu; stopowanie laserowe; mikrostruktura

EN

titanium alloys; laser alloying; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 4
• Strony: 252--255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Filip R.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Raga K.

• WSK „PZL-Rzeszów”

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] Sieniawski J.: Przemiany fazowe i ocena możliwości kształtowania struktury w wieloskładnikowych stopach tytanu z zawartością Al, Mo, V, Cr. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Mechanika 10 (1985).
• [5] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [6] Xu E. L., Islam M., Koul A. K., Bibby M., Wallace W.: Laser gas nitriding of Ti-6Al-4V Part 1; Optimization of the process. Advanced Performance Materials 4 (1997) 25÷47.
• [7] Xin H., Watson L. M., Baker T. N.: Surface analytical studies of a laser nitrided Ti-6Al-4V alloy. Acta Materialia 46 (1998) 1949÷1961.
• [8] Mridha S., Baker T. N.: Surface cracking in laser-nitrided titanium of commercial purity and possible ways of reducing these defects. Processing of Advanced Materials 4 (1994) 85÷94.
• [9] Grigorianc A. G., Safonov A. H.: Lazernaja technika i technologia. Osnowy lasernogo termouprocznienia spłavov. Wysszaja szkoła 6 (1988) 159÷168.
• [10] Bekrenev A. H., Filina E. A.: Wlianie lazernogo legirowania na izmienenie fiziko-mechaniczeskich swojstw powerchnostnych słoew titana. Fizika i chimia obrabotki materiałov 4 (1991) 116÷121.
• [11] Bekrenev A. H., Morozova E. A.: Izmenenie struktury i swojstv powerchnostnych słoev titana pri lazernom legirowani. Fizika i chimia obrabotki materiałov 6 (1991) 117÷123.
• [12] Ignatiev M., Kovalev E., Melekhin I., Smurov I.: Investigation of the hardening of a titanium alloy by laser nitriding. Wear 166 (1993) 233÷236.
• [13] De Damborenea J.: Surface modification of metals by high power lasers. Surface and Coatings Technology 100 (1998) 377÷382.