Использование лазерной термической обработки, основанной на локальном нагреве участка поверхности и скоростном охлаждении, является одним из перспективных направлений в области повышения твердости, прочности поверхностного слоя титана.
В связи с этим, целью данной исследовательской работы является изучение физико-механических свойств поверхностного слоя титановых образцов после воздействия лазерного излучения (как импульсного, так и непрерывного режима) и выявление оптимальных параметров термической обработки, приводящих к значительному росту микротвердости и незначительному увеличению зерна.
Анализу подвергались образцы технически чистого титана ВТ1-0, обработанные по трем схемам:
- предварительная обработка + отжиг + импульсное воздействие лазерного излучения;
- предварительная обработка + отжиг + непрерывное воздействие лазерного излучения;
- предварительная обработка + отжиг + электролитическое напыление меди(покрытие составляло 10 мкм) (или хрома) + непрерывное воздействие лазерного излучения.
Термическое упрочнение титановых образцов производилось при помощи лазера импульсного действия "ГОС-1001", где диаметр пучка изменялся от 7 до 13 мм, и непрерывного действия "ЛГЛ-200" при варьировании скорости перемещения лазерного пучка от 1 до 6 мм.
В результате проведения данной исследовательской работы по изменению структуры и свойств титана ВТ1-0 после воздействия импульсного лазерного излучения выявлен наилучший режим по показателям прочности и пластичности: при диаметре пятна 12 мм микротвердость возрастает до 700 НК (по сравнению с исходным значением 450 НК) и размер зерна остается примерно на уровне отожженного (50 мкм).
Проведенный сравнительный анализ по воздействию импульсного и непрерывного источника на поверхность технически чистого титана выявил, что при непрерывном воздействии значение микротвердости увеличивается до 900 НК. Больший прирост значений микротвердости при непрерывном воздействии обусловлен как большей локальностью лазерного излучения, так и обогащением поверхностного слоя азотом, что приводит к образованию на поверхности твердой фазы - нитрида титана.
Таким образом, проведенный анализ изменения структуры и физико-механических свойств поверхностных слоев титана позволил выявить оптимальный режим, при котором значение микротвердости увеличивается примерно в 4 раза по сравнению с исходным; характеристики пластичности практически не изменяются. Этот режим соответствует схеме поверхностного легирования титановой матрицы медью и последующего воздействия непрерывным лазерным излучением при Vлаз = 4 мм/с.
Работа представлена на IV общероссийскую конференцию с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование», г. Москва, 11-13 мая 2006 г. Поступила в редакцию 30.03.2006г.
Библиографическая ссылка
Жиркова О.Н., Морозов А.П. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТИТАНА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 5. – С. 84-85;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5063 (дата обращения: 04.12.2024).