Управление твердостью поверхностного слоя титановых образцов за счет аддитивной лазерной обработки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований по подбору оптимальных параметров лазерного излучения для повышения твердости и износостойкости модельного титанового образца. Работа проведена с целью поиска возможностей управления механическими и функциональными параметрами титана методом аддитивной лазерной микрообработки поверхности под вспомогательным слоем графита при воздействии лазерного излучения ближнего ИК-диапазона. Результаты испытаний демонстрируют повышение твердости поверхностного слоя обработанного титана в 9,3 раз и снижение скорости абразивного изнашивания по сравнению с исходным образцом примерно в 2 раза.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. А. Егорова

Университет ИТМО

Автор, ответственный за переписку.
Email: photonics@technosphera.ru
ORCID iD: 0000-0002-4228-0392

аспирант, инженер-исследователь, Институт лазерных технологий

Россия, Санкт-Петербург

К. А. Розанов

Университет ИТМО

Email: photonics@technosphera.ru

студент, Институт лазерных технологий

Россия, Санкт-Петербург

А. И. Киян

INSCIENCE

Email: photonics@technosphera.ru

инженер

Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Синев

Университет ИТМО

Email: photonics@technosphera.ru

к. т. н., научный сотрудник, Институт лазерных технологий

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Knunyants I. L., Zefirov N. S. Chemical Encyclopedia: in 5 volumes / Editorial Board.: Zefirov N. S. (chief editor) and others – M.: Great Russian Encyclopedia. 1995; 4:641.(In Russ.). Кнунянц И. Л., Зефиров Н. С. Химическая энциклопедия: в 5 т. /Редкол.: Зефиров Н. С. (гл. ред.) и др. – М.: Большая Российская энциклопедия. 1995; 4:641.
  2. Kazachenok M. S., Panin A. V., Ivanov Yu. F., Pochivalov Yu. I., Valiev R. Z. The effect of thermal annealing on the mechanical behavior of technical titanium VT1-0, having a submicrocrystalline structure in the surface layer or in the volume of the material. Physical mesomechanics. 2005; 8(4): 37–47. doi: 10.24411/1683-805X-2005-00024. (In Russ.). Казаченок М. С., Панин А. В., Иванов Ю. Ф., Почивалов Ю. И., Валиев Р. З. Влияние термического отжига на механическое поведение технического титана ВТ1-0, имеющего субмикрокристаллическую структуру в поверхностном слое или в объеме материала. Физическая мезомеханика. 2005; 8(4): 37–47.
  3. Grum J. Comparison of different techniques of laser surface hardening / Grum J // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2007; Vol. 24:17–25.
  4. Ali Khorram, Akbar Davoodi Jamaloei. Nd : YAG laser surface hardening of AISI 431 stainless steel; mechanical and metallurgical investigation. Optics and Laser Technology. 2019; 119: 105617. doi: 10.1016/J.OPTLASTEC.2019.105617
  5. Mahmoud Moradi, Hossein Arabi. Enhancement of surface hardness and metallurgical properties of AISI 410 by laser hardening process; diode and Nd : YAG lasers. Optik. 2019; 188:277–286. doi: 10.1016/j.ijleo.2019.05.057
  6. N. Zarrinfar, P. H. Shipway, A. R. Kennedy, A. Saidi. Carbide stoichiometry in TiC and Cu-TiCx produced by self-propagating high-temperature synthesis. Scripta Materialla. 2002; 46:121–126. doi: 10.1016/S1359-6462(01)01205-2
  7. Kiparisov S. S., Levinsky Yu.V., Petrov A. P. Titanium carbide: preparation, properties, application. – M.: Metallurgy, 1987, 216 p. (In Russ.). Кипарисов С. С., Левинский Ю. В., Петров А. П. Карбид титана: получение, свойства, применение. – М.: Металлургия, 1987, 216 с.
  8. Maharjan N, Zhou W, Wu N. Direct laser hardening of AISI 1020 steel under controlled gas atmosphere. Surface and Coatings Technology. 2020;15:125399. doi: 10.1016/j.surfcoat.2020.125399.
  9. Nair A. M., Muvvala G., Nath A. K. A study on in-situ synthesis of TiCN metal matrix composite coating on Ti-6Al-4V by laser surface alloying process. Journal of Alloys and Compounds. 2019; 810:151901. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.151901
  10. Shi J, Wang Y. Development of metal matrix composites by laser-assisted additive manufacturing technologies: a review. Journal of Materials Science. 2020; 55(23):9883–917. doi: 10.1007/s10853-020-04730-3.
  11. Veiko V. P., Andreeva Y., Van Cuong L., Lutoshina D., Polyakov D., Sinev D., Mikhailovskii V., Kolobov Y. R., Odintsova G. Laser paintbrush as a tool for modern art. Optica. 2021 May 20;8(5):577–85. doi: 10.1364/OPTICA.420074.
  12. Veiko V., Luong V., Odintsovo G., Romanov V., Yatsuk R. Optimization of the technology of color laser marking of metals for industrial applications. In the VII International Conference on Photonics and Information Optics: Collection of scientific papers. Moscow: NRU MEPhI 2018 (p. 468). (In Russ.). Вейко В., Лыонг В., Одинцова Г., Романов В., Яцук Р. Оптимизация технологии цветной лазерной маркировки металлов для промышленного применения. In VII международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ 2018 (p. 468). doi: 10.22184/1993-7296.2018.12.6.568.575
  13. Veiko V. P., Volkov S. A., Zakoldaev R. A., Sergeev M., Samokhvalov A., Kostyuk G. K., Milyaevka. Laser-induced microplasma as a tool for microstructuring transparent media. Quantum electronics. 2017;47(9):842–8. (In Russ.). Вейко В. П., Волков С. А., Заколдаев Р. А., Сергеев М. М., Самохвалов А. А., Костюк Г. К., Миляев К. А. Лазерно-индуцированная микроплазма как инструмент микроструктурирования прозрачных сред. Квантовая электроника. 2017;47(9):842–8.
  14. Polyushkin N. G. Fundamentals of the theory of friction, wear and lubrication: textbook. Stipend. – Krasnoyarsk: KSAU. 2013; 192:4. (In Russ.). Полюшкин Н. Г. Основы теории трения, износа и смазки. – Красноярск: КГАУ. 2013; 192:4.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Эксперимент: а) визуальная схема проведения обработки, и выявленная зависимость значения твердости от параметров предварительной обработки при структурировании с мощностью 10 Вт (b) и 20 Вт (c). Сплошная линия – значение твердости исходного титанового образца (210 HV [1]), пунктирная линия – значения твердости оксидных слоев, сформированных при параметрах предобработки, указанных в [11]

Скачать (176KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Диаграммы зависимости твердости по Виккерсу структурированных образцов от параметров лазерного воздействия при обработке с графитовым порошком при разном количестве экспонирований

Скачать (853KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты контактной профилометрии групповых испытаний, проведённых в воздушной среде при нагрузке в 5,0 Н, скорости вращения образца 60 об/мин, скорости вращения контртела – 600 об/мин и времени воздействия в 60 с

Скачать (243KB)
Метаданные

© Егорова К.А., Розанов К.А., Киян А.И., Синев Д.А., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах