Nanodispersed boriding of titanium alloy.

Abstract

The problem of improving the operational reliability of machines is becoming increasingly important due to the increased mechanical, therma l and other loads on the details. There are many surface hardening methods for machines parts which breakdown begins with surface corruption. Th e most promising methods are chemical-th ermal treatment. Aim: The aim of this work is to study the impact of boriding on the structure and properties of titanium alloy. Materials and Methods: The material of this study is VT3-1 titanium alloy. The borid ing were conducted using nanodisper sed powder blend based on boric substances. Results: It is established that boriding of paste compounds allo ws obtaining the surface hardness within 30...29 GPa and with declining to 27...26 GPa in layer to the tr ansition zone (with total thickness up to 110 μ m) owing to changes of the layer phase composition where Ti 2 B, TiB, TiB 2 titanium borides are formed. The increas ing of chemical-thermal treatment time from 15 minutes to 2 hours leads to thickening of the borated layer (30... 110 μm) and transition zone (30...190 μm). Conclusions: Due to usage of nanodispersed boric powder, the boriding duration is decreasing in 2...3 times. This allows saving time and electric energy. The developed optimal mode of boriding the VT3-1 titanium alloy allows obtaining the required operational ch aracteristics and to combine the saturation of the surface lay er with atomic boron and hardening

Задача підвищення експлуатаційної надійності машин набуває все більшого значення у зв ’ язку зі збільшенням механічних , теплових та інших видів навантажень на деталі . Для деталей машин , руйнування яких починається з поверхні , розроблено велику кількість методів поверхневого зміцнення , найбільш перспективними з яких є методи хіміко - термічної обробки . Мета : Метою роботи є дослідження впливу режимів борування на структуру і властивості титанового сплаву . Матеріали і методи : Матеріалом дослідження в даній роботі є титановий сплав ВТ 3-1. Борування проводили в порошкоподібних нанодисперсних сумішах на основі боровмістких речовин . Результати : Встановлено , що борування з паст забезпечує отримання твердості поверхні в межах 30...29 ГПа з пониженням її до 27...26 ГПа по шару до перехідної зони ( з загальною товщиною до 110 мкм ), що пов ’ язане зі зміною фазового складу самого шару , в якому формуються бориди титану Ті 2 В , ТіВ , ТіВ 2 . Збільшення часу хіміко - термічної обробки від 15 хвилин до 2 годин приводить до зростання борова - ного шару (30...110 мкм ) і перехідної зони (30...190 мкм ). Висновки : Завдяки використанню нанодисперсного боровмісного порош - ку тривалість насичення бором скорочується в 2...3 рази , що дозволить зекономити час та електроенергію . Розроблений оптималь - ний режим борування для титанового сплаву ВТ 3-1 дозволяє отримати необхідні експлуатаційні властивості та суміщати насичення поверхневого шару атомарним бором з гартуванням .