Товароведная характеристика титана как основного металла, наиболее широко применяемого в аэрокосмическом комплексе
- Authors: 1, 1
-
Affiliations:
- Самарский государственный технический университет
- Issue: Vol 1 (2023)
- Pages: 111-112
- Section: Товароведение и экспертиза товаров
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/419466
- ID: 419466
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Титан является оптимальным материалом, применяемым в аэрокосмическом комплексе за счет высоких прочностных свойств, хорошей пластичности, высокой удельной прочности как при комнатной температуре, так и при криогенной небольшой плотности, а также высокой коррозионной стойкости и жаропрочности.
Цель — улучшение физико-механических характеристик поверхностного слоя титана и титановых сплавов под воздействием непрерывного лазерного излучения.
Методы. Упрочнение титановых образцов осуществлялось методом непрерывного лазерного излучения, который обладает рядом преимуществ: воздействие осуществляется в полосе шириной до 3 мм, более высокая производительность и равномерность упрочнения.
Исследованию подвергались образцы технически чистого титана ВТ1-0. Предварительная обработка заключалась в изготовлении из прутка диаметром 25 мм цилиндрических образцов высотой 10 мм, последующая шлифовка образца, его полировка и отжиг. Лазерная термическая обработка проводилась с помощью лазера «ЛГЛ-200». Мощность лазерного излучения составляла 160 Вт, а скорость перемещения луча — 1–10 мм/с. Соответствующие значения скорости и внешний вид образцов представлен на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид образцов после воздействия непрерывного лазерного излучения
Измерение шероховатости происходило на профилографе по двум показателям — Ra и Rz. Для определения размера зерна и глубины ванны расплава использовался раствор плавиковой кислоты.
Результаты. Образец со скоростью излучения 1–2 мм/с характеризуется сильным оплавлением, соответственно указанный режим не может быть рекомендован для практического применения. На образце со скоростью 10 мм/с след от луча не просматривается. Рабочий диапазон скорости лазерного луча — 3–9 мм/с.
Максимальный эффект повышения микротвердости, примерно на 600 единиц, наблюдается при максимальной скорости лазерного луча 9 мм/с, что объясняется увеличением скорости охлаждения.
Измерения шероховатости показывают, что максимальный рельеф поверхности наблюдается при минимальном значении прохода лазерного луча 1, 2, 3 мм/с.
Максимальное значение глубины ванны расплава (до 70 мкм) наблюдается при невысокой скорости, однако этот режим приводит к значительному увеличению размера зерна (до 100 мкм по сравнению с исходным значением 10–20 мкм).
Выводы. В работе был выявлен оптимальный режим (это скорость лазера 6 мм/с), при котором зерно увеличивалось в пределах нормы и наблюдалось улучшение физико-механических характеристик поверхностного слоя титана — увеличение микротвердости примерно на 300 НК, большая глубина проплава и незначительное снижение шероховатости.
Full Text
Обоснование. Титан является оптимальным материалом, применяемым в аэрокосмическом комплексе за счет высоких прочностных свойств, хорошей пластичности, высокой удельной прочности как при комнатной температуре, так и при криогенной небольшой плотности, а также высокой коррозионной стойкости и жаропрочности.
Цель — улучшение физико-механических характеристик поверхностного слоя титана и титановых сплавов под воздействием непрерывного лазерного излучения.
Методы. Упрочнение титановых образцов осуществлялось методом непрерывного лазерного излучения, который обладает рядом преимуществ: воздействие осуществляется в полосе шириной до 3 мм, более высокая производительность и равномерность упрочнения.
Исследованию подвергались образцы технически чистого титана ВТ1-0. Предварительная обработка заключалась в изготовлении из прутка диаметром 25 мм цилиндрических образцов высотой 10 мм, последующая шлифовка образца, его полировка и отжиг. Лазерная термическая обработка проводилась с помощью лазера «ЛГЛ-200». Мощность лазерного излучения составляла 160 Вт, а скорость перемещения луча — 1–10 мм/с. Соответствующие значения скорости и внешний вид образцов представлен на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид образцов после воздействия непрерывного лазерного излучения
Измерение шероховатости происходило на профилографе по двум показателям — Ra и Rz. Для определения размера зерна и глубины ванны расплава использовался раствор плавиковой кислоты.
Результаты. Образец со скоростью излучения 1–2 мм/с характеризуется сильным оплавлением, соответственно указанный режим не может быть рекомендован для практического применения. На образце со скоростью 10 мм/с след от луча не просматривается. Рабочий диапазон скорости лазерного луча — 3–9 мм/с.
Максимальный эффект повышения микротвердости, примерно на 600 единиц, наблюдается при максимальной скорости лазерного луча 9 мм/с, что объясняется увеличением скорости охлаждения.
Измерения шероховатости показывают, что максимальный рельеф поверхности наблюдается при минимальном значении прохода лазерного луча 1, 2, 3 мм/с.
Максимальное значение глубины ванны расплава (до 70 мкм) наблюдается при невысокой скорости, однако этот режим приводит к значительному увеличению размера зерна (до 100 мкм по сравнению с исходным значением 10–20 мкм).
Выводы. В работе был выявлен оптимальный режим (это скорость лазера 6 мм/с), при котором зерно увеличивалось в пределах нормы и наблюдалось улучшение физико-механических характеристик поверхностного слоя титана — увеличение микротвердости примерно на 300 НК, большая глубина проплава и незначительное снижение шероховатости.
About the authors
Самарский государственный технический университет
Author for correspondence.
Email: kimalisa149@gmail.com
студентка, группа 1, факультет машиностроения, металлургии и транспорта
Russian Federation, СамараСамарский государственный технический университет
Email: e.morozova2012@mail.ru
кандидат технических наук, доцент
Russian Federation, СамараSupplementary files
