автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Влияние исходной газовой среды на процесс ионной химико-термической обработки титановых сплавов для повышения износостойкости

На правах рукописи да 62I.785.53

РГВ о*

1 / дяг Ш

ГРОМОВ ВАЛЕРИЙ ИГОРЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОЙ ГАЗОВОЙ СРВДЫ НА. ПРОЦЕСС ИОННОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

Специальность 05.16.01

Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени - кандидата технических наук

^____________е

Москва 2000 г.

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана на кафедре " Материаловедение

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки к техники

РФ, академик РАЮ, доктор технических наук, профессор Арзамасов Б.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Карпман И.Г.

кандидат технических наук Гришин В.И. *

Ведущее предприятие: ОАО " А.Лилька-Сатурн " г. Москва

Защита состоится 2000 г. на заседании

диссертационного совета К 053.15Л3 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана по адресу: 107006, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью учреждения, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана,

Автореферат разослан

2000 г.

Телефон для справой. 267-09-63.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук доцент

Подписано к печати п 20 * ОУ__2000 г. Объём I п.л.

Тираж 100 экз. Заказ * г. Типография НГТУ им. Н.Э.Баумана

КШ МП / П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современная аэрокосмическая техника, многие отрасли машиностроения немыслимы без применения новых конструкционных материалов среди которых ведущее место занимают титановые сплавы.

Уникальное сочетание физико-химических и механических свойств титановых сплавов открывает широкие перспективы их использования в самых современных отраслях промышленности. Однако,- при всех бесспорных преимуществах титановых сплавов по сравнению с другими конструкционными материалами,сплавы титана имеют один существенный недостаток,который препятствует их широкому внедрению в повседневную практику машиностроения. Этим недостатком является их низкая износостойкость и способность к "схватыванию" трущихся поверхностей.

В настоящее время разработано довольно большое количество различных способов повышения износостойкости титановых сплавов, ведущим из которых является метод химико-термической обработки (насыщение поверхности деталей из титановых сшлавов бором, углеродом, азотом или кислородом воздуха). Однако, существующие промышленные способы борирования, науглероживания, азотирования, альфирования (насыщение кислородом воздуха) титановых сплавов не лишены серьёзных недостатков в плане получения качественных диффузионных слоев, экологически небезопасны, обладают низкой экономичностью. В этой связи всё большее внимание привлекает к себе способ ионной химико-термической обработки титановых сплавов. Этот процесс выгодно отличается от других способов химико-термической обработки тем, что, благодаря возможности управления процессом насыщения, ионная химико-термическая обработка позволяет ■ получать на титановых сплавах диффузионные слои гарантируемого качества. Между тем , широкому применению указанного процесса в промышленности препятствует отсутствие рациональной промышленной технологии ионной химико-термической обработки титановых сплавов с целью повышения их износостойкости. Это связано с недостаточно полными исследованиями влияния различных технологических факторов процесса ионной химико-термической обработки (вид насыщающего компонента рабочей среды, температура процесса насыщения, время насыщения, давление и состав рабочей газовой среды) на структуру и свойства титановых сплавов.

В связи с вышеизложенным становится очевидным, что решение задачи повышения износостойкости титановых сплавов методом ионной химико-термической обработки имеет большое практическое значение и проведение данной работы весьма актуально..

Цель и задачи работы. На основании изучения влияния различных газовых сред на структуру и свойства деталей из титановых сплавов разработать способ ионной химико-термической обработки титановых сплавов для повышения их износостойкости.

Для достижения ■ поставленной цели были решены следущие задачи:

- изучены особенности формирования диффузионного слоя и выявлено влияние различных технологических факторов ионного азотирования в аэото-аргоновых, азото-гелиевых газовых средах, а также в средах азота особой чистоты, аргона и гелия , содержащих остаточный азот, на структуру и свойства титановых сплавов.

- изучены особенности формирования диффузионного слоя и выявлено влияние различных технологических факторов ионного альфирования титановых сплавов в аргоно-воэдушных газовых средах на структуру и свойства диффузионных слоев.

- обоснован и выбран новый способ ионной химико-термической обработки титановых сплавов с целью повышения их износостойкости.

- разработаны технологические режимы ионного азотирования титановых сплавов с целью повышения их износостойкости в газовой среде гелия, содержащего оста-точный азот.

Научная новизна■ В результате исследования различных способов ионной химико-термической обработки титановых сплавов определен состав аэотосодержащей среды, обеспечивающей получение диффузионных слоев необходимого качества.

Научно обосновано использование гелия, содержащего до 0,002% азота, в качестве исходной газовой среды при ионном азотировании титановых сплавов. Указанное количество азота оказалось достаточным для образования азотированых слоев значительной толщины, что составляет основу разработки процесса ионной химико-термической обработки титановых сплавов для повышения их износостойкости. '

Автор защищает:

1. Результаты экспериментальных исследований влияния режимов ионного азотирования и ионного альфированиа в различных газовых средах на фазовый состав, структуру и свойства титановых сплавов.

2. Новые экспериментальные данные о влиянии состава газовой среды при ионной химико-термической обработке на износостойкость титановых сплазов.

3. Данные экспериментов, показывающие влияние на технологичность процесса ионного азотирования титановых сплавов вида газа разбавителя азота.

4. Рекомендации по применению разработанного способа ионной химико-термической обработки титановых сплавов с целью повышения их износостойкости - ионного азотирования в среде остаточного азота гелия.

Практическая ценность работы. Разработан новый способ ионного азотирования титановых сплавов с целью повышения их износостойкости. Проведение стендовых испытаний титановой зубчатой пары, прошедшей ионнное азотирование по разработанному режиму по сравнению с титановой зубчатой парой, прошедшей серийную термическую обработку, показало увеличение износостойкости в несколько раз.

Внедрение в промышленность. Разработанный способ ионного азотирования планируется к внедрению на ФНПЦ «Салют» применительно к ряду деталей (корпуса клапанов, обоймы подшипников, деталей систем управления) серийго выпускаемого авиационого двигателя АЛ-31ф.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (г. Москва, 1997), на Всероссийской научно-технической конференции "Машиностроительные технологии" (г. Москва, 1998) , экспонировались на Первом и Втором международном салоне "Наука-Машиностроение-Рынок" (ВВЦ, г.Москва, 1996, 1997) .

Основные результаты исследований по данной тематике были представлены в работе "Разработка ресурсосберегающих технологий получения диффузионных юкрытий в активизированных газовые средах", котооая Зыла отмечена Государственной премией Российской Федерации в области науки и техники для молодых учёных 1997 года (диплом №26) .

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 3 печатные работы и тезисы доклада на Зсероссийской научно-технической конференции.

Объем работы. Диссертация состоит из ьведения,чГ глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 127 страницах текста, содержит 29 рисунков, 13 таблиц, список литературы включает 81 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В цервой главе на. основании обзора отечественной и зарубежной технической литературы выявлены причины низкой износостойкости титановых сплавов и показаны пути её повышения.

Проведён критический анализ существующих технологических процессов повышения износостойкости сплавов титана. Показано, что применяемые в промышленности технологические процессы поверхностной пластической деформации, нанесения износостойких химических и гальванических покрытий, ионной имплантации, лазерного термоупрочнения, упрочнения поверхности титановых сплавов электроннолучевым методом, анодирования титановых сплавов не отвечает требованиям предъявляемым к рациональному процессу повышения износостойкости титановых сплавов.

Показано, что наиболее перспективным способом поверхностного упрочнения титановых сплавов с целью повышения их износостойкости является метод ионной химико-термической обработки. Указаны преимущества и особенности этого процесса. Среди основных преимуществ отмечается значительное ускорение процесса диффузионного насыщения и возможность достижения гарантированного качества диффузионных слоев за счет хорошей управляемости процесса.

На основании проведенного анализа взаимодействия с титаном насыщающих компонентов рабочей газовой среды (азот, углерод, бор, кислород) сделан вывод о том, что наиболее перспективными с точки зрения построения рационального процесса обработки титановых сплавов с целью повышения их износостойкости являются процессы ионной химико-термической обработки в газовых средах на основе азота (ионное азотирование)" и кислорода воздуха (ионное альфирование), где в качестве газа разбавителя насыщающих.компонентов смеси необходимо использовать инертные газы.

К сожалению, проведённый анализ не может дать ответ какой же из возможных' перспективных процессов ионной, химико-термической обработки (ионное азотирование или ионное альфирование) является наиболее предпочтительным с точки зрения построения рационального 4

процесса повышения износостойкости титановых сплавов. Имеющиеся литературные данные по вопросу влияния режимов ионно1о азотирования на структуру и свойства титановых сплавов не полны и зачастую противоречивы. Сведения о ионном альфировании титановых сплавов в литературных источниках почти полностью отсутствуют.

На основании обзора литературных источников и проведённого анализа существующих сведений о ионной химико-термической обработке титановых сплагзсв сформулированы цель настоящей рабфты и задачи исследований.

Во второй главе рассмотрены вопросы проведения работы, дана характеристика исследуемых материалов, приведены описания методик исследований.

Исследов--'ию подвергались промышленные титановые сплавы различной лехированности и различного фазового состава сплавы (ВТ-5) , псевдо оС сплавы (ВТ-20) , Л + сплавы (ВТЗ-1, В?9) . Перед ионной химико-термической обработкой образцы из указанных титановых сплавов подвергались серийной термической обработке (отжигу).

Процессы ионной химико-термической обработки проводились на опитно-промышленной установке совместной разработки МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФНПЦ "Салют". Приведено техническое описание установки, её функциональная схема, порядок ,проведения процессов ионной химико-термической обработки. Отмечается, что данная установка позволяет проводить процессы ионного азотирования и ионного альфирования без переналадки установки.

Микроструктуру диффузисных слоев титаноьых сплавов поспе проведения процессов ионного азотирования и ионного альфирования изучали на специальным образом приготовленных "оперечнмх шлифах с помощью горизонтального металлографического микроскопа МИМ-8.

Микротвёрдость азотированных и альфированиых диффузионных слоев титановых сплавов измеряли на микротвердомере ПМТ-3 при различных нагрузках на индентер.

Фазовый состав диффуз. -иных слоев титановых сплавов после проведения процессов ионного азотиро ания и ионного альфирования исследовали с помощью дифрак-тометра "ДРОН-3" с- использованием кобальтого излучения. Испытания на износостойкость титановых обраэцов( подвергнутых ионной химико-термической обработке проводили на машине "Шкода-Савин", испытания на износостойкость зубчатых иар -'на установке кафедры "Детали

машин" МГТУ им. . Н.Э.Баумана. Методики и режимы испытаний на износостойкость приведены.

В третьей главе приведены результаты исследования влияния различных технологических факторов процесса ионной химико - термической . обработки( температура процесса, вид насыщающего компонента, состав и давление рабочей газовой среды, продолжительность обработки) на структуру и свойства титановых сплавов.

Установлено, что оптимальной температурой процесса ионной химико-термической обработки титановых сплавов является температура' равная 850 °С, обеспечивающая удовлетворительное сочетание структуры диффузионного слоя и сердцевины титановых сплавов.

Особое внимание было уделено рассмотрению вопроса о влиянии вида насыщающего компонента и состава рабочей газовой среды на свойства диффузионных сдоев титановых сплавов. Исследованию подвергались газовые среды на основе азота (ионное азотирование) и на основе кислорода воздуха (ионное альфирование).

При исследовании процесса ионнного азотирования на первом этапе были использованы аргоно - азотные газовые среды, а так же среды азота особой чистоты и очищенного аргона, содержащего остаточный азот.

Исследованиями установлено, что фазовый состав диффузионных слоев титановых ' сплавов после ионного азотирования представляет собой сочетание фазы • 2 -нитрида титана ( "П Л/ ) на поверхности и диффузионной зоны твёрдого раствора с включениями дисперстной фазы £ нитрида титана ( ) Под ним. Показано, что

ионное азотирование в среде очищенного аргона, содержащего остаточный азот, позволяет избежать образования сплошного нитридного слоя £> -нитрида

титана на поверхности азотируемых образцов. Важно отметить, что выявлена возможность регулирования толщины диффузионных слоев при ионном азотировании титановых сплавов путём изменения содержания азота в рабочей газовой среде. Увеличение содержания азота приводит к уменьшению толщины азотированных слоев и увеличению поверхностной микротвёрдости, что связано с усилением .процессов нитридообразования и развития на поверхности азотируемых образцов сплошного

нитридного слоя, являющегося диффузионным барьером для насыщения титановых сплавов азотом.(см. Рис.1). Кинетика процесса ионного азотирования подчиняется параболическому закону, что естественно для процессов 6

0,006 аргон

HVt.M

29

40

60

a)

80 100 азот, %

А

0,006 apron

20

40

60

6)

80 100 aioi, %

Рис.1 Влияние состава газовой среды на толщину диффузионных слоев (а> и поверхностную микротвердость (б) при ионном азотировании сплава ВТ5-1

химико-термической обработки. Увеличение давления рабочей газовой среды приводит к уменьшению толщины диффузионных слоев, что объясняется уменьшением эффекта катодного распыления и увеличением объёмного содержания азота б газовой смеси.

Проведённые исследования дают ответ на вопрос о илиянии состава газовой среды при ионном азотировании на износостойкость титановых сплавов. Наибольшая в условиях проведенных экспериментов относительная износостойкость была получена после ионного азотирования в среде аргона, содержащего остаточный азот. Снижение относительной износостойкости титановых сплавов с увеличением содержания азота в рабочей газовой смеси для ионного азотирования автор связывает с зарождением и развитием сплошного нитридного слоя на поверхности азотируемых образцов. С одной стороны, это связано с уменьшением толщины диффузионных слоев, с другой стороны с тем, что при истирании высокотвёрдый слой нитрида титана растрескивается и скалывается, продукты износа попадают в пару трения, что, в свою очередь, резко увеличивает изнашивание поверхности титановых сплавов при трении.

Проведено исследование влияния технологических факторов ионного альфирования в аргоно-воздушных газовых средах на структуру и свойства титановых сплавов.

Важно отметить, что фазовый состав диффузионных слоев титановых сплавов после проведения процессов ионного альфирования при температуре 850° С определяется составом рабочих аргоно-воздушных газовых сред. Исследованию подвергались образцы титановых сплавов, прошедшие ионное альфирование в средах содержащих 3,5, и 10% воздуха. При низком (3%) содержании воздуха диффузионный слой по своему фазовому составу представлет собой сочетание фаз окислов титана (ТЮД'цОз) на поверхности образцов и диффузионного слоя на основе твёрдого раствора кислорода в титане. С ростом содержания воздуха в газовой среде появляется фаза оксида титана ТцОу , а при содержании 10% воздуха в газовой среде фиксируется наличие фазы рутила (Т1 Рг ) .

Проведённые эксперименты показывают, что увеличение содержания воздуха в газовой среде ионного альфирования титановых сплавов приводит к уменьшению толщины

диффузионных слоев (см. Рис. 2).Это объясняется тем, что оксиды титана являются диффузионными барьерами при насыщении титановых сплавов кислородом.

Так же отмечается, что повышение содержания воздуха в рабочей среде приводит к уменьшению поверхностной микротвёрдости титановых сплавов, что связано с различной твёрдостью образующихся фаз оксидов титана. Среди образующихся при ионном альфировании оксидов титана наибольшей твёрдостью обладает оксид титана ( Т'| 0 ), твёрдость же других оксидов значительно меньше.

Различным фазовым составом' диффузионных слоев после ионного альфирозания в различных по содержанию воздуха газовых средах объясняется зависимость относительной износостойкости титановых сплавов от состава среды ионного альфирования. С увеличением содержания воздуха в аргоно-воздушных газовых средах относительная износостойкость возрастает. Наибольшая в условиях проведённых исследований относительная износостойкость была получена при ионном альфировании титановых сплавов в аргоно-воздушных газовых средах, содержащих 10% воздуха (остальное-аргон). Данный состав газовой среды ионного альфирования определяет формирование оксидных фаз с пониженной микротвёрдостью по сравнению с фазами полученными после ионного альфирования в средах с содержанием воздуха 3% и 5%. Таким образом, низкую износостойкость поверхности титановых образцов после ионного альфирования в газовых средах, содержащих 3% и 5% воздуха ( остальное аргон ) можно связать с повышенной хрупкостью оксидных фаз,, образующихся после ионного альфирования в данных средах.

В четвёртой главе на основании анализа проведённых исследований обоснован и выбран способ ионной химико-термической обработки титановых . сплавов с целью повышения их износостойкости.

Проведён сравнительный анализ процессов ' ионного азотирования и ионного альфирования титановцх сплачов. Этмечается, что во влиянии технологических факторов указанных процессов на структуру исвойства титановых сплавов много общего. 'Увеличение содержания насыщающего компонента (азота или кислорода) в газовой среде ионной шмико-термической обработки уменьшает толщину диффузионных слоев и усиливает процесс образования на поверхности титановых сплавов нитрида при ионном азотировании и оксидов при донном альфировании. Как •

Ь, мкм

НУом

6 Я)

6 б)

10

воздух, %

10 воздух, °Л

Рис.2 влияние состава газовой среды на толщину диффузионных слоев (а) и поверхностную микро-гвердость (б) при ионном альфировании сплава ВТ9.

было показано, нитриды и оксиды титана являются диффузионными барьерами для насыщения титана азотом и кислородом. Исследованиями влияния режимов ионной химико-термической обработки на износостойкость титановых сплавов показано, что процессы ионного азотирования и ионного альфирования приводят к увеличению износостойкости, причём, образование сплошного слоя нитридов или оксидов титана на поверхности обрабатываемых образцов отрицательно влияет на износостойкость титановых сплавов.

Необходимо отметить, что проведение процесса ионного альфирования по режиму, обеспечивающему наибольшую, в условиях проведённых экспериментов, относительную износостойкость, сопряжено с большими технологическими сложностями. Ионное альфирование по этому режиму неизбежно приводит к образованию в процессе ионного насыщения на поверхности титановых образцов отслаивающихся плёнок рутила ( "П02 ), что совершенно недопустимо для стабильного протекания процесса ионной химико-термической обработки. Этим объясняется необходимость обязательного введения требования очистки катодной плиты (рабочего стола установки) и оснастки, изготовленных из титановых сплавов, после каждого проведённого процесса ионного альфирования от образовавшегося слоя рутила.

Кислородосодержащей средой при ионном- альфировании титановых сплавов является атмосферный воздух. С одной стороны это очень удобно - воздух можно считать даровой (бесплатной) средой, с другой стороны содержание в воздухе кислорода зависит от климатического и экологического состояния атмосферы, что может вносить значительные погрешности при составлении рабочей смеси ионного альфирования.

В тоже время, процесс ионного азотирования титановых сплавов протекает стабильно при всех исследованных составах газовых сред, не вызывает образования отслаивающихся фаз, не требует дополнительных трудозатрат при подготовки садки.

Исходя из вышеизложенного, автор предлагает при построении процесса ионной химико-термической обработки титановых сплавов с целью повышения их износостойкости предпочесть процесс ионного азотирования процессу ионного альфирования.

В представленной работе большое внимание уделяется .

вопросу о влиянии на технологичность процесса ионного азотирования вида газа разбавителя азота в рабочей смеси. Как было отмечено выше, процессы ионного азотирования титановых сплавов проводились в аргоно-азотных газовых средах. Отмечается, что нагрев титановых сплавоз в газовых средах содержащих аргон,весьма затруднен. При выходе на температуру азотирования нагрев поверхности образцов значительно опережал нагрев сердцевины образцов, что, зачастую приводило к перегреву поверхностных слоев и образованию

недопустимой структуры диффузионного слоя. Для избежания данного эффекта нагрев приходилось проводить с малой скоростью и изотермическими выдержками на промежуточных температурах для выравнивания температуры по глубине образца. Длительность изотермических выдержек надо выбирать опытным путём для каждой конкретной детали.

Причин^ столь резкой разницы в нагреве поверхности и сердцевины образцов титановых сплавов кроется в исключительно высоком тепловом эффекте бомбардировки поверхности образцов ионами аргона в сочетании с низкой, по сравнению с другими конструкционными материалами, теплопроводностью титана. Необходимо отметить, что при ионном азотировании нагрев деталей идет исключительно за счёт катодной бомбардировки поверхности деталей, мерой интенсивности которой служит коэффициент катодного распыления. По литературным данным коэффициент катодного распыления ионов аргона наивысший среди всех газов. Было сделано предположение, что взяв в качестве газа разбавителя азота в рабочей ср">де ионного азотирования титановых сплавов не аргон, а газ с меньшим коэффициентом котодного распыления можно снизить тепловой эффект катодной бомбардировки и тем самым,возможно, избежать перегрева поверхности титановых деталей. Наиболее подходящим в качестве такого газа является гелий. Ионы гелия обладают наименьшим среди инертных, газов коэфициентом катодного распыления. Гелий« как и аргон, инертен по отношению к титану. Гелий высокой ' степени очистки производится и используется в промышленности. Важно отметить, что в своём составе гелий содержит остаточный азот в количестве сравнимом с содержанием остаточного азога в аргоне.

Для оценки теплового эффекта от катодной бомбар-

дировки ионами аргона и гелия титановых сплавов была применена теория "теплового клина". Из уравнения распределения температуры в "тепловом клине" следует, что тепловой эффект катодной бомбардировки определяется величиной энергии переданной атому решетки от летящего иона при их столкновении. Эта энергия определяется

тическая энергия летящего иона. Проведя необходимые вычисления получаем, что при столкновении с атомом решетки титана ион гелия передает ей 28% своей кинетической энергии, тогда как ион аргона - 99%. Таким образом, автор делает заключение о целесообразности использования во избежания перегрева поверхности деталей из титановых сплавов при ионном азотировании не аргоно-азотных, а гелиево-аэотных газовых сред.

Проведены исследования влияния режимов ионного азотирования в гелиево-азотных газовых средах на структуру и свойства титановых сплавов.

Фазовый состав диффузионных слоев после ионного азотирования в гелиево-азотных газовых средах не отличается от фазового> состава диффузионных слоев после ионного азотирования титановых сплавов в аргоно-азотных газовых средах. Нет принципиального различия и во влиянии технологических факторов ионного азотирования в аргоно-азотных и гелиево-азотных газовых средах на свойства диффузионных слоев. Особо необходимо отметить, что как при ионном азотировании титановых сплавов в аргоно-азотных газовых средах, так и при ионном азотировании в гелиево-азотных газовых средах наибольшая толщина азотированных слоев была получена после проведения процесса в газовой среде инертного газа без смешения его с азотом.

Практическое проведение процесса ионного азотирования титановых сплавов в среде гелия , содержащего остаточный азот, подтвердило ранее сделанное предположение о большей технологичности этого процесса по сравнению с процессом ионного азотирования в среде аргона, содержащего остаточный азот. При проведении ионного азотирования в среде гелия не возникает проблем, связанных с перегревом поверхности образцов из титановых сплавов, столь характерных .для ионного

уравнением

где И < и Иг -

Е

так ото

азотирования в среде аргона. Процесс нагрева садки как при выходе на температуру ионного азотирования, так и при изотермической выдержке при этой температуре протекает плавно и хорошо регулируется, что позволяет сделать вывод о лучшей управляемости процесса ионного азотирования в среде остаточного азота чистого гелия по сравнении с процессом ионного азотирования в среде остаточного азота чистого аргона.

В пятой главе определена область применения и даны рекомендации по использованию разработанного способа ионного азотирования.

Проведение стендовых испытаний титановой зубчатой пары, прошедшей ионное азотирование по разработанному режиму по сравнению с титановой зубчатой парой прошедшей серийную термическую обработку,показало увеличение износостойкости в несколько раз.

. Таким образом, на основании вышеизложенного, можно признать, что разработанный процесс ионного азотирования в газовой среде гелия, содержащего остаточныд азот, является высокоэффективным процессом повышения износостойкости титановых сплавов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены особенности формирования азотированного слоя при ионной химико-термической обработке в азоте, аргоно-азотных, гелиево-азотных газовых средах. На поверхности титановых сплавов после ионного азотирования в азоте образуется тонкий (3-7 мкм) сплошной нитридный слой Т» М , под которым располагается протяженная диффузионная зона на основе твердого раствора азота в титане с включениями С - нитрида титана ( Т>г.} N ) .

Показано, что уменьшением концентрации азота в исходной газовой среде ионного азотирования можно исключить образование нитридного слоя Т)Ы на поверхности титановых сплавов.

2. Впервые установлены особенности формирования диффузионных слоев при ионном альфировании титановых сплавов в аргоно-'воздушных газовых средах. Поверхностный слой представляет собой слой оксидов титана (Т;О,Т;2.( ТчО?,~П 0г ) на поверхности и диффузионной зоны на основе твердого раствора кислорода в титане под слоем оксидов.

Выявлено, что добавлением аргона в газовую атмосферу Ионного альфирования можно регулировать фазовый

состав слоя оксидов на поверхности титановых сплавов. При малом содержании воздуха в газовой смеси преобладает образование оксидов титана с малым содержанием кислоррда (Т«0 ^Т^Од. ) . Увеличение содержания воздуха в аргоно-воздушной среде приводит к образованию оксидов с более высоким содержанием кислорода (Т^О^) .

3. Показано, что увеличение содержания насыщающего компонента газовой среды (азота или кислорода воздуха) при ионном азотировании и ионном альфировании ведет к замедлению диффузионных процессов насыщения титановых сплавов из-за активизации процессов развития нитридных или оксидных слоев на поверхности, являющихся диффузионными барьерами, препятствующими насыщению титановых сплавов азотом и кислородом.

4. Выявлено, что износостойкость титановых сплавов после ионной химико-термической обработки зависит от состава газовых сред.

При ионном азотировании наибольшая в условиях проведенных исследований относительная износостойкость была достигнута после ионного азотирования в среде аргона, содержащего остаточный азот. Снижение относительной износостойкости титановых сплавов в 1,5-2 раза с увеличением содержания азота в газовой среде ионного азотирования связано с развитием сплошного нитридного слоя"ПМ на поверхности азотируемых образцов, что приводит к уменьшению толщины диффузионного слоя и провоцирует абразивный износ из-за выкрашивания нитридного слоя.

При ионном альфировании титановых сплавов уменьшение содержания воздуха в смеси с аргоном с 10% до 3% приводит к понижению относительной износостойкости в 1,5-3 раза, что связано с повышенной хрупкостью оксидных фаз, образующихся при ионном альфировании в средах с низким содержанием воздуха.

5. Определены технологические преимущества' процесса ионного азотирования перед процессом ионного адьфи-рования. Проведение процесса ионного альфирования по режиму, обеспечивающему наибольшую относительную износостойкость (10% воздуха, остальное аргон), крайне затруднено из-за сильной нестабильности протекания чроцесса насыщения, связанной с отслаиванием образующихся пленок рутила ("ПОа ) с поверхности. Протекание 1роцесса ионного азотирования р любых по составу газо-зых средах достаточно стабильно, Это говорит о техноло- ■

гических преимуществах процесса ионного азотирования перед процессом ионного альфирования.

6. Впервые показано, что ионное азотирование в среде гелия, содержащего остаточный азот, технологически предпочтительнее ионного азотирования в среде аргона, содержащего остаточный азот. Процесс нагрева при ионном азотировании в среде аргона, содержащего остаточный азот идет весьма интенсивно, что приводит к локальному перегреву поверхности. Тепловой эффект от катодной бомбардировки ионами гелия меньший, чем ионами аргона, нагрев поверхности происходит более плавно и перегрева не происходит.

7. ' Определены режимы ионного азотирования титановых сплавов с целью повышения их износостойкости. Рекомендовано азотирование <С и титановых сплавов проводить в среде гелия, содержащего остаточный азот, пр»4 температуре 850°С, давление газовой среды и время ионного насыщения назначается в зависимости от требований технических условий и конкретной геометрии деталей.

8. Рекомендовано применять ионное азотирование в гелии для повышения износостойкости деталей авиационных двигателей и самолетов (обоймы подшипников, корпуса клапанов, детали механизмов управления крыла).

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Арзамасов Б.Н,, Громов В.И., Сосков М.Д. Влияние режимов ионного азотирования на структуру и свойства титановых сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов.-1996. - № 5. -С.26-28.

2. Арзамасов Б.Н., Громов В.И., Сосков М.Д. Влияние состава газовой смеси при ионной химико-термической обработке титанового сплава в аргоно-воздушных средах //' Изв. вузов. Машиностроение. - 1996.

- № 7-9. - С.109-112.

3. Арзамасов Б.Н., Громов В.И. Повышение износостойкости «титановых сплавов методом ионной химико-термической обработки//Трение и износ. - 1998. - Т. 19.

- № 2. - С.224-226.

4. Технологические основы ионного азотирования сплавов / Б.Н. Арзамасов, A.B. Виноградов, В.И. Громов и др. // Машиностроительные технологии: Тез. докл. Веерос. научн. - техн. конф. - М., 1998. - С.244-245.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ

ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ.

1Л. Анализ причин низкой износостойкости титановых сплавов.

1.2. Существующие технологические процессы повышения износостойкости титановых сплавов.

1.2.1. Упрочнение титановых сплавов поверхностной пластической деформацией.

1.2.2. Нанесение износостойких гальванических и химических покрытий.

1.2.3. Борирование титановых сплавов.

1.2.4. Науглероживание титановых сплавов.

1.2.5. Альфирование титановых сплавов.

1.2.6. Азотирование титановых сплавов.

1.2.7. Ионная имплантация титановых сплавов.

1.2.8. Лазерное термоупрочнение титановых сплавов.

1.2.9. Упрочнение титановых сплавов с использованием метода электронно-лучевого нагрева.

1.2.10. Анодирование титановых сплавов.

1.3. Сравнительный анализ различных технологических процессов повышения износостойкости титановых сплавов.

1.4. Обоснование и выбор наиболее перспективных процессов химико-термической обработки титановых сплавов.

Современная аэрокосмическая техника, многие отрасли машиностроения и приборостроения немыслимы без применения титана и его сплавов.

Титан называют "металлом века". В титане, как в никаком другом конструкционном материале сочетаются высокие требования, которые предъявляются к современным материалам: он обладает высокой прочностью, небольшой плотностью, высокой коррозионной и жаростойкостью.

Сравнения титана с другими конструкционными материалами (табл. 1) показывают, что титан наиболее тугоплавок и имеет наименьшее значение теплопроводности, электропроводности и коэффициента термического расширения. По плотности титан можно отнести к легким металлам, и он занимает промежуточное положение между алюминием и железом.

По данным [2], [12] интервал температур наивыгоднейшего применения титана весьма широк: от температур глубокого холода до температуры - 600°С.

Титан во всем диапазоне указанных температур имеет преимущество по прочностным характеристикам и жаропрочности перед большинством других конструкционных материалов.

Несмотря на то, что титан химически активный элемент, - в электрохимическом ряду металлических элементов он занимает место между бериллием и марганцем, во многих агрессивных средах титан обладает исключительно высоким сопротивлением коррозии. В большинстве случаев коррозионная стойкость титана превышает коррозионную стойкость нержавеющих сталей [3], [30].

Эти и многие другие свойства титана объясняют его широкое применение в самых современных разработках науки и техники.

Таблица 1

Физические свойства титана и других металлов [1]

Свойства Л А1 Бе Си

Температура плавления, С0 1665 650 660 1535 1083

Л Плотность, г/см 4,51 1,74 2,70 7,86 8,94

Теплопроводность при 20°С, кал/см-с-град 0,0407 0,35 0,57 0,17 0,92

Электросопротивление при 20°С, мкОмсм 55,4 4,4 2,68 10 1,72

Теплоемкость (0 - 100°С), кал/г-град 0,126 0,245 0,211 0,109 0,093

Коэффициент линейного расширения (0 - 100°С) х 106 град 1 8,9 25,7 24 11,9 16,4

Модуль нормальной упругости Е, кгс-мм2 11200 4550 7250 20000 12250

Это подтверждается тем, что если в конце 60-х годов производство титана в США и Японии составляло 20 и 10 тыс. тонн ежегодно, то сейчас оно превзошло 100 тыс. тонн.

В настоящее время из титановых сплавов производят ответственные детали двигателей, шасси, несущих конструкций фюзеляжа сверхзвуковых самолетов. Планируемый к запуску в серию "Боинг-2707" будет почти целиком состоять из титановых сплавов. Уже сейчас на самолетах "ДС-7" носовое колесо диаметром около 1 м выдерживает 6000 приземлений 100 т самолета, совершая таким образом пробег более 2700 км [4].

Применение титана не ограничивается только аэрокосмической техникой, его широко применяют в медицине, судостроении, полиграфии и других отраслях науки и техники.

При всех бесспорных преимуществах титановых сплавов перед другими конструкционными материалами они имеют один очень значительный недостаток, который во многом препятствует их активному внедрению в повседневную практику машиностроения. Этим недостатком является низкая износостойкость и способность к "схватыванию" при соприкосновении трущихся поверхностей.

Рост производства и расширяющаяся область применения сплавов титана вызывают необходимость разработки методов и технологических процессов, позволяющих повысить износостойкость титановых сплавов.

Целью данной диссертационной работы являлось:

На основании изучения влияния различных газовых сред на структуру и свойства деталей из титановых сплавов разработать способ ионной химико-термической обработки для повышения их износостойкости.

На защиту выносится:

1. Результаты экспериментальных исследований влияния режимов ионного азотирования и ионного альфирования на структуру, фазовый состав и свойства титановых сплавов.

2. Новые экспериментальные данные о влиянии состава газовой смеси при ионной химико-термической обработке на износостойкость титановых сплавов.

3. Данные экспериментов, показывающих влияние на технологичность процесса ионного азотирования титановых сплавов вида газа разбавителя азота (аргона и гелия).

4. Рекомендации по применению разработанного способа ионной химико-термической обработки титановых сплавов с целью повышения их износостойкости - ионного азотирования в среде остаточного азота гелия.

Научная новизна

В результате исследования различных способов ионной химико-термической обработки титановых сплавов определен состав азотосодержащей среды, обеспечивающий получение диффузионных слоев необходимого качества.

Научно обосновано использование гелия, содержащего до 0,002% азота, в качестве исходной газовой среды при ионном азотировании титановых сплавов. Указанное количество азота оказалось достаточным для образования азотированых слоев значительной толщины, что составляет основу разработки процесса ионной химико-термической обработки титановых сплавов для повышения их износостойкости.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены особенности формирования азотированного слоя при ионной химико-термической обработке в азоте, аргоно-азотных, гелиево-азотных газовых средах. На поверхности титановых сплавов после ионного азотирования в азоте образуется тонкий (3-7 мкм) сплошной нитридный слой ТЖ, под которым располагается протяженная диффузионная зона на основе твердого раствора азота в титане с включениями г-нитрида титана (Т123]Ч).

Показано, что уменьшением концентрации азота в исходной газовой среде ионного азотирования можно исключить образование нитридного слоя ТШ на поверхности титановых сплавов.

2. Впервые установлены особенности формирования диффузионных слоев при ионном альфировании титановых сплавов в аргоно-воздушных газовых средах. Поверхностный слой представляет собой слой оксидов титана (ТЮ, Тл203, Т14.О7, ТЮ2) на поверхности и диффузионной зоны на основе твердого раствора кислорода в титане под слоем оксидов.

Выявлено, что добавлением аргона в газовую атмосферу ионного альфирования можно регулировать фазовый состав слоя оксидов на поверхности титановых сплавов. При малом содержании воздуха в газовой смеси преобладает образование оксидов титана с малым содержанием кислорода (ТЮ, Т1203). Увеличение содержания воздуха в аргоно-воздушной среде приводит к образованию оксидов с более высоким содержанием кислорода (Т1407, ТЮ2).

3. Показано, что увеличение содержания насыщающего компонента газовой среды (азота или кислорода воздуха) при ионном азотировании и ионном альфировании ведет к замедлению диффузионных процессов насыщения титановых сплавов из-за активизации процессов развития нитридных или оксидных слоев на поверхности, являющихся диффузионными барьерами, препятствующими насыщению титановых сплавов азотом и кислородом.

4. Выявлено, что износостойкость титановых сплавов после ионной химико-термической обработки зависит от состава газовых сред.

При ионном азотировании наибольшая в условиях проведенных исследований относительная износостойкость была достигнута после ионного азотирования в среде аргона, содержащего остаточный азот. Снижение относительной износостойкости титановых сплавов в 1,5-2 раза с увеличением содержания азота в газовой среде ионного азотирования связано с развитием сплошного нитридного слоя ТОЧ на поверхности азотируемых образцов, что приводит к уменьшению толщины диффузионного слоя и провоцирует абразивный износ из-за выкрашивания нитридного слоя.

При ионном альфировании титановых сплавов уменьшение содержания воздуха в смеси с аргоном с 10% до 3% приводит к понижению относительной износостойкости в 1,5-3 раза, что связано с повышенной хрупкостью оксидных фаз, образующихся при ионном альфировании в средах с низким содержанием воздуха.

5. Определены технологические преимущества процесса ионного азотирования перед процессом ионного альфирования. Проведение процесса ионного альфирования по режиму, обеспечивающему наибольшую относительную износостойкость (10% воздуха, остальное аргон), крайне затруднено из-за сильной нестабильности протекания процесса насыщения, связанной с отслаиванием образующихся пленок рутила (ТЮг) с поверхности. Протекание процесса ионного азотирования в любых по составу газовых средах достаточно стабильно. Это говорит о технологических преимуществах процесса ионного азотирования перед процессом ионного альфирования.

117

6. Впервые показано, что ионное азотирование в среде гелия, содержащего остаточный азот, технологически предпочтительнее ионного азотирования в среде аргона, содержащего остаточный азот. Процесс нагрева при ионном азотировании в среде аргона, содержащего остаточный азот идет весьма интенсивно, что приводит к локальному перегреву поверхности. Тепловой эффект от катодной бомбардировки ионами гелия меньший чем ионами аргона, нагрев поверхности происходит более плавно и перегрева не происходит.

7. Определены режимы ионного азотирования титановых сплавов с целью повышения их износостойкости.

Рекомендовано азотирование а и а+|3 титановых сплавов проводить в среде гелия, содержащего остаточный азот, при температуре 850°С, давление газовой среды и время ионного насыщения назначается в зависимости от требований технических условий и конкретной геометрии деталей.

8. Рекомендовано применять ионное азотирование в гелии для повышения износостойкости деталей авиационных двигателей и самолетов (обоймы подшипников, корпуса клапанов, детали механизмов управления крыла).

Заключение

Результатами исследований влияния режимов ионного азотирования титановых сплавов в гелиево-азотных газовых средах установлено:

1. Не выявлено принципиальных отличий в кинетике и механизме формирования диффузионных слоев между процессами ионного азотирования в аргоно-азотных и гелиево-азотных газовых средах.

2. Фазовый состав азотированных слоев титановых сплавов после ионного азотирования в гелиево-азотных газовых средах тот же, что и после ионного азотирования в аргоно-азотных газовых средах и представляет собой сочетание нитридного слоя ТлИ на поверхности титановых сплавов и диффузионного слоя на основе твердого раствора азота в титане с выделением 8-нитридов.

После ионного азотирования в среде гелия, содержащего остаточный азот, как и при ионном азотировании в среде аргона, содержащего остаточный азот, сплошной слой 8-нитрида титана ТЖ металлографически не выявляется.

3. Как при ионном азотировании в аргоно-азотных газовых средах, так и при ионном азотировании в гелиево-азотных газовых средах увеличение содержания азота в газовой среде ведет к уменьшению толщины азотированных слоев и увеличению поверхностной микротвердости титановых

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРОЦЕССА

ИОННОГО АЗОТИРОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ ГЕЛИЯ, СОДЕРЖАЩЕМ ОСТАТОЧНЫЙ АЗОТ.

В настоящее время одним из требований повышения эксплуатационных характеристик авиационной техники является снижение веса авиационных узлов и агрегатов. Это требование может быть достигнуто путем широкого внедрения титановых сплавов в качестве одного из ведущих конструкционных материалов для авиации. Сейчас из титановых сплавов в основном изготавливают корпусные детали, обоймы подшипников, лопатки компрессора авиационных двигателей, детали шасси, детали агрегатов управления механизмами крыла. Одним из наиболее перспективных направлений дальнейшего снижения веса авиационных конструкций является замена в авиационных редукторах стальных зубчатых колес на титановые. Подобные попытки замены ранее делались не раз, но результаты были далеки от требуемых. Это связано с тем, что детали из титановых сплавов, прошедшие традиционную упрочняющую термическую обработку (двойной отжиг, закалка со старением), обладают весьма низкой износостойкостью. Как было показано в настоящей работе, наиболее перспективным способом повышения износостойкости титановых сплавов является химико-термическая обработка -ионное азотирование титановых сплавов в среде гелия, содержащего остаточный азот.

С целью проверки предположения о возможности повысить износостойкость зубчатых колес из титановых сплавов указанным методом были проведены стендовые испытания зубчатых пар (т=Т) "стальная шестерня-титановое зубчатое колесо", "титановая шестерня-титановое зубчатое колесо". Титановые зубчатые колеса и шестерни, изготовленные из сплава ВТ-9 подвергались ионному азотированию с получением различного фазового состава азотированных слоев. Предварительно титановые зубчатые колеса и шестерни были подвергнуты серийной термической обработке -двойному отжигу по режиму, указанному выше (см. главу 2). Режимы ионного азотирования титановых зубчатых колес и шестерен были следующими:

Режим 1: ионное азотирование в среде гелия марки Б, содержащего остаточный азот, при температуре 850°С в течение 20 часов.

Режим 2: ионное азотирование в среде среде гелия марки Б, содержащего остаточный азот, при температуре 850°С в течение 18 ч, затем ионное азотирование в среде чистого азота особой чистоты в течение 3 часов. Результаты испытаний приведены в таблицах 12 и 13.

1. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. -М.: Металлургия, 1974. - 368 с.

2. Геминов В.Н., Фридман З.Г. Методы механических испытаний металлов и сплавов при высоких температурах // Итоги науки и техники / ВИНТИ. М., 1969. - С. 130-213. - (Сер. Металлургия; Вып. Металловедение и термическая обработка).

3. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.Н. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. -416 с.

4. Николаев Г.И. Метал века. М.: Металлургия, 1987. - 168 с.

5. Крагельский И. В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

6. Крагельский И.В., Любарский И.М., Гусляков A.A. Трение и износ в ваккуме. М.: Машиностроение, 1973. - 216 с.

7. Материаловедение: Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. 2-е изд. испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

8. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочность твердых тел / Пер. с англ. К.С. Чернявского; Под ред. B.C. Ивановой. М.: Металлургия, 1971.-264 с.

9. Шалин В.Н. Расчеты упрочнения изделий при их пластической деформации. Ленинград: Машиностроение, 1971. - 264 с.

10. Горохов В.А. Чистовая обработка титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1975. - 109 с.

11. Сорокин В.М. Комбинированная антифрикционная упрочняющаяобработка деталей машин / Всесоюзный совет НТО, Горьковское отделение. -Горький, 1986. 91 с.

12. Солонина О.П., Глазунов С.Г. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976. - 448 с.

13. Вайнер Я.В., Дасоян М.А. Технология электрохимических покрытий.- Ленинград: Машиностроение, 1972. 464 с.

14. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.- М.: Машиностроение, 1965. 331 с.

15. Ляхович Л.С. Перспективы химико-термической обработки титана и его сплавов // Защитные покрытия на металлах. 1976. - Вып. 10. - С. 21-24.

16. Коган Я.Д., Костогоров Е.П., Струве Н.Э. Поверхностное упрочнение титановых сплавов в режиме теплового самовоспламенения // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. - №6. - С. 15-16.

17. Исследование процесса карбидизации титана в кипящем слое / Р.К. Огнев, В.Е. Воронкин, А.Н. Перевязко и др. // Защитные покрытия на металлах. 1973. - Вып. 7. - С. 83-85.

18. Войтович Р.Ф., Головко Э.И. Высокотемпературное окисление титана и его сплавов. -Киев: Наукова думка, 1984. 256 с.

19. Окисление титана и его сплавов / A.C. Бай, Д.Н. Лайнер, E.H. Слесарева и др. М.: Металлургия, 1970. - 317 с.

20. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов / Пер. с англ. Г. С. Петелиной и С.Н. Троянова; Под ред. О.П. Колчина. М.: Мир, 1969.- 329 с.

21. Окисление металлов. Теоретические основы / Пер. с фран. М.Г. Мастеровой и М.И. Цыпина; Под ред. Г.С. Викторовича. М.; Металлургия, 1968.-500 с.

22. Определение глубины альфированного слоя радиоизотопным толщиномером "Бетамикрометр-2" // Информационный бюллетень отечественного и зарубежного опыта / НИАТ. М., 1979. - С. 26-27. - (Сер. Упрочнение и покрытия; Вып. № 28).

23. Боровлева H.H., Велищанский A.B., Теплов B.C. Ионное насыщение титановых сплавов азотом и кислородом // Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки сплавов / МВТУ им. Н.Э. Баумана; Под ред. Б.Н. Арзамасова. М., 1987. - С. 54 - 59.

24. Кипарисов С.С., Левинский Ю.В. Азотирование тугоплавких металлов. М.: Металлургия, 1972. - 160 с.

25. Шашков Д.П., Виноградов A.B., Полохов В.Н. Кинетика азотирования и износостойкость титановых сплавов // Металлы. 1981. - №6. - С. 172-177.

26. Максимович Г.Г., Погорелюк И.Н., Федирко В.Н. Закономерности формирования структуры азотированных слоев титановых сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - №6. - С. 11-14.

27. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1985. - 256 с.

28. Туфанов Д.Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов. М.: Металлургия, 1990. - 320 с.

29. Арзамасов Б.Н., Виноградов A.B., Велищанский A.B. Ионное азотирование сплавов // Новые сплавы и методы упрочнения деталей машин / МВТУ им. Н.Э. Баумана; Под ред. Б. Н. Арзамасова М., 1981. -С. 105-117.

30. Воронова Т.А., Москвич С.В., Соловьев Г.В. Ионное азотирование высокопрочных материалов // Труды МВТУ им Н.Э. Баумана. 1983. -№403. -С. 29-37.

31. Прокошкин Д.А., Панайоти Т.А., Соловьев Г.В. Исследование ионного азотирования титана // Изв. вузов. Машиностроение. 1985.-№5.-С.107-110.

32. Рябченко Е.В., Егорова Ю.К., Сысков Н.И. Ускорение диффузии при азотировании титана в тлеющем разряде // Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки. -М., 1972. С. 128-135.

33. Saillard P., Gicguel A. Plasma process for termodiffusional titanium nitriding // Surface and Coating Technology. 1991. -№45. - P. 201-207.

34. Панайоти T.A. Азотирование высокопрочных сталей и сплавов в тлеющем разряде. М.: Машиностроение, 1989. - 40 с.

35. Matsumoto О., Konuma М., Kanzaki Y. Effect of the addition of hydrogen to nitrogen an nitridiny titanium // Journal of the Less-Common Metals. 1982. -№84.-P. 157-163.

36. Matsumoto O., Kanzaki Y. Interaction of the hydrogen plasma and nitridided titanium// Journal of the Less-Common Metals. 1985. - №107. - P.259-265.

37. Егорова Ю.К., Сысков Н.И. Ионное азотирование титана в тлеющем разряде // Новый конструкционный материал титан. - М., 1972. - С. 146-150.

38. Rie К.Т., Lampe Т., Eisenberg S. Thermo-chemical Surface Threatment of titanium and Titanium alloy Ti-6A1-4V by Energy Nitrogen Ion Bombardment // Materials Science and Engineering. 1985. - V. 69, №2. - P. 473-481.

39. Белый A.B., Макушонок E.M., Поболь И.Л. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии. Минск: Наука и техника, 1990. - 80 с.

40. Zhang G.L. Present status of ion implantation in ion-semiconductor materials in China // Materials Science and Engineering. 1984. - №115. - P. 377-383.

41. Sioshansi Surface modification of industrial components by ion implantation // Materials Science and Engineering. 1987. - №90. - P.373-383.

42. Hutchings R., Oliver W.C. A Study of the improved wear performance of nitrogen implant Ti-6A1-4V // Wear. 1983. - №92. - P.143-153.

43. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия, 1990.-216 с.

44. Saritas S., Procter R.D.M., Grant W.A. The use of ion implantation to modity the tribological properties of Ti-6A1-4A1 alloy // Materials Science and Engineering. 1987. - №90. - P.297-306.

45. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989. - 302 с.

46. Bell Т., Bergman H.W., Lanagan J. Surface Engineering of titanium with nitrogen // Surface engineering. 1986. - V.2, №2. - P. 137-143.

47. Zenker R. Surface treatment by electron beam // Proc. II-th Congress of the International Federation for heat treatment and surface engineering, 19-20 October 1998, Florence. Milan, 1998. - V.2. - P. 311-319.

48. Импульсное анодирование титановых сплавов // Указатель отечественных и зарубежных материалов по авиационной технологии / НИАТ. М., 1990. - С. 6. - (Сер. Термообработка и металловедение; Вып. N22).

49. Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей В.Г. Технология термической обработки стали: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1986. - 424 с.

50. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 480 с.

51. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978.-248 с.

52. Bell Т., Dearly Р.А. Plasma Surface Engineering // International Seminar of Plasma Heat Treatment Science and Technology, 21-23 September 1987, Seanlis. -Paris, 1987.-P.13-53.

53. Научные основы материаловедения: Учебник для вузов / Б.Н. Арза-масов, А.И. Крашенинников, Ж.П. Пастухова и др.; Под ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. 368 с.

54. Куликов И.С. Изотопы и свойства элементов: Справочник. М.: Металлургия, 1990. - 118 с.

55. Физическое металловедение.: В 3 вып. / Пер. с англ. В.М. Глазова, Э.М. Эпштейна, С.Н. Горина и др.; Под ред. Н.Т. Чеботарева. М.: Мир, 19671968. - Вып. 1: Атомное строение металлов и сплавов. - 1967. - 334 с.

56. Шульце Г. Металлофизика / Пер. с нем. А.К. Натансона; Под ред. Я.С. Уманского. М.: Мир, 1971.-504 с.

57. Ильин A.A. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М.: Наука, 1994. - 304 с.

58. Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, H.A. Буше и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

59. Бочвар A.A. Металловедение: Учебник для втузов. 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1956. - 496 с.

60. Галактионова H.A. Водород в металлах. М.: Металлургия, 1967.- 303 с.

61. Химия: Справочное руководство / Пер. с нем. под ред. Ф.Г. Гаврюченкова, М.И. Курочкиной, A.A. Потехина и др. Ленинград: Химия, 1975. - 576 с.

62. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М.: Гос. Атом. Издат., 1961. - 324 с.

63. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение: Учебное пособие длявузов/ Под ред. А.Г. Рахштадта. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1989. - 456 с.

64. Золотаревекий B.C. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. 2-е изд. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

65. Тимощук Я.Т. Механические испытания металлов. М.: Металлургия, 1971. - 224 с.

66. Миркин JI.H. Рентгеноструктурный анализ. Индицирование рентгенограмм: Справочное руководство. М.: Наука, 1981. - 496 с.

67. Ковба JI.M., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. М.: Издательство МГУ, 1969. - 160 с.

68. Горелик С.С., Расторгуев JI.H., Скаков Ю.Л. Рентгенографический и электронооптический анализ: Приложения. М.: Металлургия, 1970. - 108 с.

69. Manory R. Effect of deposition parameters on structure and composition of reactivity sputteked TiNx films // Surface Engineering. 1987. - V. 3, № 3. - P. 233238.

70. Холек X. Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов: Справочник/ Пер. с нем. Е.К. Бухмана; Под ред. Ю.В. Левинского. М.: Металлургия, 1988. - 320 с.

71. Самсонов Г.В. Нитриды. Киев: Наукова думка, 1969. - 380 с.

72. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990. - 336 с.

73. Metin Е., Osman T.I. Kinetics of layer growth and multiface diffusion in ion-nitrided titanium// Metallurgical transactions. 1989. - V.20A. - P. 1819-1831.

74. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б.Н. Арзамасов, А.Г. Братухин, Ю.С. Елисеев и др. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. - 400 с.

75. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. -344 с.

76. Савельев И.В. Курс физики: В 3 т. 2-е изд., перераб. - М.: Наука, 1982. - Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. - 496 с.125

77. Орир Дж. Физика: В 2 т./ Пер. с англ. А.Г. Башкирова, Ю.Г. Рудым П.С. Баранова; Под ред. Е.М. Лейкина. М.: Мир, 1981. - Т. 1. - 336 с.

78. Люты В. Закалочные среды: Справочник / Пер. с пол. Г.Н. Мехеда: Под ред. С.Б. Масленкина. Челябинск: Металлургия, 1990. - 192 с.

79. УТВЕРЖДАЮ» Директор НИИКМТП МГ/ГУ им. Н.Э.Баумана1. П^тг^ТВЕРЖДАЮ»инженер1. Шиганов И.Н.1. АКТ

80. Представитель ФНПЦ «Салют» Диссертант1. Зам.главного металлурга1. Григорьев B.C.71. Громов В.И.