Коллектив ученых лабораторий структурного дизайна перспективных материалов, локальной металлургии в аддитивных технологиях и физики упрочнения поверхности Института физики прочности и материаловедения СО РАН установил влияние легирования титанового сплава ВТ6 медью (0,6 вес.%, 1,6 вес.%, 6 вес.%, 9,7 вес.%,) на микротвердость и трибологические свойства сплавов ВТ6-Cu, полученных методом двухпроволочного электронно-лучевого аддитивного производства (ЭЛАП).

Экспериментально установлено, что для всех сплавов ВТ6-Cu с увеличением концентрации Cu наблюдается увеличение микротвердости за счет перехода от столбчатых зёрен к равноосным, измельчения a-пластин, формирования a′ мартенсита, упрочнения твёрдого раствора ВТ6, а также увеличения объёмной доли упрочняющих частиц Ti₂Cu.

Показано, что значение линейного износа для сплавов ВТ6-6 вес.% Cu и ВТ6-9,7 вес.% Cu уменьшилось по сравнению с исходным сплавом ВТ6, полученного ЭЛАП, на ~46 % и ~40 %, соответственно. Это обусловлено понижением количества более пластичной β-фазы в результате эвтектоидного превращения b ® α(a′) + Ti₂Cu при введении добавки меди более 6 вес.%. С увеличением добавки меди происходит повышение износостойкости сплавов ВТ6-Cu в результате измельчения структуры и выделения наноразмерных частиц Ti₂Cu.

Показано, что после проведения испытаний исходного образца ВТ6, полученного ЭЛАП, на сухое трение скольжения происходит формирование пластически деформированного подповерхностного слоя толщиной ~ 22 ± 3 мкм. Установлено, что с увеличением концентрации меди в сплавах ВТ6-Cu наблюдается уменьшение толщины данного слоя, в то время как в сплаве ВТ6-9,7 вес.% пластически деформированный подповерхностный слой не был обнаружен. Таким образом, установлено, что методом двухпроволочного электронно-лучевого аддитивного производства возможно успешно получать сплавы ВТ6-Cu с различной концентрацией меди. Получение данных сплавов имеет практический интерес в создании композиционного материала с пониженным риском возгорания, который мог бы быть использован в узлах трения при повышенных температурах.

Среднее значение микротвердости сплавов ВТ6-Cu (а); зависимость потери массы, изменения длины и коэффициента трения от концентрации меди в образцах ВТ6-Cu после испытаний на износостойкость (б); СЭМ-изображения подповерхностного слоя сплавов ВТ6-Cu после испытаний на износостойкость (в)

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0012. Результаты исследования опубликованы в журнале Letters on Materials (Q3).

Источник: ИФПМ СО РАН.