Лазерное легирование титана переходными металлами группы железа

Abstract

Методами рентгеновского фазового и металлографического анализов исследовано структурно-фазовое состояние поверхностных слоёв промышленного титанового сплава ВТ1-0 после лазерного легирования порошками железа, кобальта и никеля. Установлено, что фазовый состав зоны лазерного легирования значительной мерой определяется растворимостью легирующего компонента в β-титане. При легировании железом, растворимость которого максимальна, происходит преимущественное формирование твёрдого раствора на основе β-фазы. При легировании никелем, обладающим наименьшей растворимостью, в основном формируются интерметаллиды Ti₂Ni с ГЦК-решёткой и TiNi с моноклинной решёткой. Лазерное легирование сплава кобальтом приводит к формированию β-твёрдого раствора и фазы TiCo c кубической решёткой. Формирование равновесной фазы Ti₂Co не фиксировалось. Показано, что применение клея на основе органических веществ в качестве связующего вещества легирующей обмазки во всех случаях приводит к формированию карбида титана TiC, способствующего значительному возрастанию значений микротвёрдости зоны лазерного легировании.

Методами рентґенівської фазової та металографічної аналіз досліджено структурно-фазовий стан поверхневих шарів промислового титанового стопу ВТ1-0 після лазерного леґування порошками заліза, кобальту та ніклю. Встановлено, що фазовий склад зони лазерного леґування значною мірою визначається розчинністю леґувального компонента в β-титані. При леґуванні Ферумом, розчинність якого є максимальною, відбувається переважне формування твердого розчину на основі β-фази. При леґуванні Ніклем, який має найменшу розчинність, в основному формуються інтерметаліди Ti₂Ni з ГЦК-ґратницею та TiNi з моноклінною ґратницею. Лазерне леґування стопу Кобальтом приводить до формування β-твердого розчину і фази TiCo з кубічною ґратницею. Формування рівноважної фази Ti₂Co не фіксувалося. Показано, що застосування клею на основі органічних речовин в якості зв’язувальної речовини леґувальної обмазки у всіх випадках приводить до формування карбіду титану TiC, що сприяє значному зростанню значень мікротвердости зони лазерного леґування.

The structural-phase state of surface layers of the industrial titanium alloy Grade 2 after laser alloying by the iron, cobalt, and nickel powders are studied by the x-ray and metallographic analysis. The phase composition in zone of laser alloying is basically determined by the solubility of alloying component in the β-titanium. At the alloying by iron, which has a maximum solubility, the formation of the solid solution based on the β-phase occurs. At the alloying by nickel, which has a minimum solubility, mainly intermetallic phases of Ti₂Ni with f.c.c. lattice and TiNi with monoclinic lattice are formed. The laser alloying by cobalt results in the formation of β-solid solution and TiCo phase with a cubic lattice. The formation of the equilibrium Ti₂Co phase is not observed. As shown, the use of glue on the organic base as a binder alloying coating in all cases results in the formation of titanium carbide TiC that leads to increase of the microhardness in the zone of laser alloying.