Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14
Досліджено зносотривкість титанового сплаву ВТ14 після оксинітрування, реалізованого модифікуванням нестехіометричного нітриду титану киснем. Показано, що оксидний складник в оксинітридному покриві поліпшує зносотривкість сплаву у парі тертя з бронзою БрАЖ9-4л. Встановлено, що інтенсивність зношуван...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137177 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 / І.М. Погрелюк, О.В. Ткачук, О.В. Самборський // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2010. — Т. 46, № 6. — С. 106-112. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137177 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1371772018-06-18T03:08:28Z Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 Погрелюк, І.Н. Ткачук, О.В. Самборський, А.В. Досліджено зносотривкість титанового сплаву ВТ14 після оксинітрування, реалізованого модифікуванням нестехіометричного нітриду титану киснем. Показано, що оксидний складник в оксинітридному покриві поліпшує зносотривкість сплаву у парі тертя з бронзою БрАЖ9-4л. Встановлено, що інтенсивність зношування трибопари титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом–сталь У8 на один порядок нижча, ніж трибопари титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом – бронза БрАЖ9-4л. Виявлено, що триботехнічна поведінка першої трибопари після заміни мастила АМГ-10 на И-40А поліпшується. Исследована износостойкость титанового сплава ВТ14 после оксинитрирования, реализованного модифицированием нестехиометрического нитрида титана кислородом. Показано, что оксидная составляющая в оксинитридном покрытии улучшает износостойкость сплава в паре трения с бронзой БрАЖ9-4л. Установлено, что интенсивность изнашивания трибопары титановый сплав ВТ14 с оксинитридным покрытием–сталь У8 на один порядок ниже, нежели с бронзой БрАЖ9-4л. Триботехническое поведение первой трибопары после замены масла АМГ-10 на И-40А улучшается. Wear resistance of BT14 titanium alloy after oxynitriding realized by modification of nonstoichiometric titanium nitride with oxygen is investigated. It is shown that the oxide component in oxynitride coating improves the alloy wear resistance in the friction pair with the БрАЖ9-4л bronze. The wear intensity of tribounit BT14 titanium alloy with oxynitride coating–У8 steel is by one order lower than the wear intensity of tribounit BT14 titanium alloy with oxynitride coating–БрАЖ9-4л bronze. Tribological behaviour of the first tribounit after replacement of AMГ-10 oil by И-40A improves. 2010 Article Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 / І.М. Погрелюк, О.В. Ткачук, О.В. Самборський // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2010. — Т. 46, № 6. — С. 106-112. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137177 669.295:621.795 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Досліджено зносотривкість титанового сплаву ВТ14 після оксинітрування, реалізованого модифікуванням нестехіометричного нітриду титану киснем. Показано, що оксидний складник в оксинітридному покриві поліпшує зносотривкість сплаву у парі тертя з бронзою БрАЖ9-4л. Встановлено, що інтенсивність зношування трибопари титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом–сталь У8 на один порядок нижча, ніж трибопари титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом – бронза БрАЖ9-4л. Виявлено, що триботехнічна поведінка першої трибопари після заміни мастила АМГ-10 на И-40А поліпшується. |
| format |
Article |
| author |
Погрелюк, І.Н. Ткачук, О.В. Самборський, А.В. |
| spellingShingle |
Погрелюк, І.Н. Ткачук, О.В. Самборський, А.В. Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Погрелюк, І.Н. Ткачук, О.В. Самборський, А.В. |
| author_sort |
Погрелюк, І.Н. |
| title |
Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 |
| title_short |
Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 |
| title_full |
Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 |
| title_fullStr |
Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 |
| title_full_unstemmed |
Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 |
| title_sort |
вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву вт14 |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137177 |
| citation_txt |
Вплив оксинітрування на зносотривкість титанового сплаву ВТ14 / І.М. Погрелюк, О.В. Ткачук, О.В. Самборський // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2010. — Т. 46, № 6. — С. 106-112. — Бібліогр.: 12 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT pogrelûkín vplivoksinítruvannânaznosotrivkístʹtitanovogosplavuvt14 AT tkačukov vplivoksinítruvannânaznosotrivkístʹtitanovogosplavuvt14 AT samborsʹkijav vplivoksinítruvannânaznosotrivkístʹtitanovogosplavuvt14 |
| first_indexed |
2025-07-10T03:23:28Z |
| last_indexed |
2025-07-10T03:23:28Z |
| _version_ |
1837228686786428928 |
| fulltext |
106
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2010. – ¹ 6. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 669.295:621.795
ВПЛИВ ОКСИНІТРУВАННЯ НА ЗНОСОТРИВКІСТЬ
ТИТАНОВОГО СПЛАВУ ВТ14
І. М. ПОГРЕЛЮК, О. В. ТКАЧУК, О. В. САМБОРСЬКИЙ
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Досліджено зносотривкість титанового сплаву ВТ14 після оксинітрування, реалізо-
ваного модифікуванням нестехіометричного нітриду титану киснем. Показано, що
оксидний складник в оксинітридному покриві поліпшує зносотривкість сплаву у па-
рі тертя з бронзою БрАЖ9-4л. Встановлено, що інтенсивність зношування трибопа-
ри титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом–сталь У8 на один порядок
нижча, ніж трибопари титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом – бронза
БрАЖ9-4л. Виявлено, що триботехнічна поведінка першої трибопари після заміни
мастила АМГ-10 на И-40А поліпшується.
Ключові слова: титановий сплав ВТ14, оксинітрування, структурно-фазовий
стан, зносотривкість, інтенсивність зношування.
Відмінна комбінація механічних властивостей у поєднанні з низькою густи-
ною та високою корозійною тривкістю титанових сплавів порівняно з іншими
металами робить їх привабливими для використання у багатьох галузях промис-
ловості [1–3]. Проте тенденція до схоплювання під час тертя є перешкодою для
їх застосування у вузлах, де виникають високі контактні навантаження та віднос-
не ковзання між поверхнями. Для подолання цієї проблеми на поверхні титанових
сплавів формують тверді нітридні чи оксидні шари насиченням з газової атмо-
сфери за високих температур [4, 5]. У той же час оксинітриди титану поєднують
та підсилюють властивості нітридів і оксидів, тому оксинітридні шари перспек-
тивні для підвищення зносотривкості титанових сплавів [6, 7].
Мета дослідження – вивчити триботехнічну поведінку титанового сплаву
ВТ14 після оксинітрування.
Методика. Оксинітруванню піддавали диски з (α+β)-титанового сплаву
ВТ14 (Ti–4,9Al–1,4V–3,2Mo) діаметром 42 mm і завтовшки 10 mm, які перед об-
робкою шліфували. Оксинітрували, модифікуючи нестехіометричний нітрид ти-
тану киснем на стадії охолодження від температури азотування до 500°С у розрі-
дженому кисневмісному середовищі (
2Op = 0,001 Ра) [8]. Структуру поверхні та
хімічний склад поверхневих шарів вивчали з допомогою растрового електронно-
го мікроскопа EVO 40XVP зі системою мікроаналізу INCA Energy.
Поверхневе зміцнення оцінювали, вимірюючи мікротвердість приладом
ПМТ-3М за навантаження на індентор 0,49 N. Шорсткість поверхні визначали
профілометром 170621, визначаючи середнє арифметичне відхилення профілю Ra.
Випробування на тертя та зношування виконували на серійній установці
СМЦ-2 за схемою спряження “диск–колодка” за умов граничного тертя ковзання.
Як контртіло використовували бронзу БрАЖ9-4л і гартовану на 59 HRС сталь У8.
Мастила: гідрорідина АМГ-10 (ТУ У 23.2-20574128-066:2007) і індустріальне
мастило И-40А (ГОСТ 20799-88). Контактне навантаження становило 1 і 4 MPа.
Контактна особа: І. М. ПОГРЕЛЮК, e-mail: pohrelyuk@ipm.lviv.ua
107
Швидкість ковзання 0,6 m/s. Шлях тертя 5000 m. Зважували зразки після шляху
тертя 1000; 2000 і 2000 m на вазі Voyager фірми “OHAUS” з точністю ±0,1 mg.
Для досягнення у спряженні площі контактування 90% і більше пари тертя при-
працьовували на шляху 200 m.
Результати та їх обговорення. Вплив структурно-фазового стану поверх-
невих шарів оксинітрованого титанового сплаву ВТ14 на зносотривкість.
Під час модифікування нестехіометричного нітриду титану киснем фазовий
склад поверхневих шарів еволюціонує за схемою
TiNx + O2 → TiNxO1–x → TiO2–y → TiO2
в результаті як доукомплектування нітриду, так і заміщення атомів азоту у ньому
на атоми кисню. Структурно-фазовий стан поверхневих шарів титанових сплавів
після оксинітрування за пропонованою схемою залежить від параметрів такої хі-
міко-термічної обробки (ХТО) [8]. Вибираючи ті чи інші параметри ХТО, після
оксинітрування можна формувати на поверхні сплавів покрив, який, окрім окси-
нітридного, має оксидний складник (І) – TiO2–y + TiNxO1–x або оксинітридний по-
крив TiNxO1–x (ІІ). Такого структурно-фазового стану поверхневих шарів можна
досягнути, реалізуючи оксинітрування за такими режимами. Режим І: нагрів до
850°С у вакуумі, напускання азоту (105 Pа), витримка 3 h, видалення азоту, напу-
скання кисневмісного середовища (
2Op = 0,001 Pа), охолодження у цьому середо-
вищі до 500°С, вакуумування і подальше охолодження. Режим ІІ: нагрів до 950°С
у вакуумі, напускання азоту (105 Pа), витримка 2 h, видалення азоту, напускання
кисневмісного середовища (
2Op = 0,001 Pа), охолодження у цьому середовищі до
500°С, вакуумування і подальше охолодження. Формування того чи іншого
структурно-фазового стану поверхневих шарів підтверджують результати мікро-
рентгеноспектрального аналізу. Атомний склад кисню та азоту у поверхневій
плівці сплаву ВТ14, оксинітрованого за режимом І, вказує на утворення субокси-
ду ТіО0,87, а за режимом ІІ – оксинітриду TiN0,37O0,63 (рис. 1).
Рис. 1. Мікрорентгеноспектральний аналіз ділянок поверхні титанового сплаву ВТ14
залежно від режиму оксинітрування: a – режим І; b – режим ІІ.
Fig. 1. Micro X-ray spectrometry analysis of surface areas of ВT14 titanium alloy
depending on the regime of oxynitriding: a – regime I; b – regime ІІ.
108
Під час притирання пари тертя титановий сплав ВТ14 з покривом І–бронза
БрАЖ9-4л у гідрорідині АМГ-10 за контактного навантаження 1 MPa деформу-
ються та зношуються мікровиступи вихідних контактуючих поверхонь, про що
свідчить різке зростання з подальшим зменшенням коефіцієнта тертя і його ста-
білізація. Через вищу твердість покриву І, ніж бронзи (9,2 проти 2,8 GPa), під час
тертя остання фрагментарно переноситься на поверхню оксинітрованого титану
(рис. 2) із формуванням вторинних структур (оксидних фаз) [9–11], що супрово-
джується збільшенням маси диска (рис. 3а, крива 1).
Рис. 2. Поверхня титанового сплаву ВТ14 з покривом І після тертя у парі з бронзою
БрАЖ9-4л у вторинних електронах (a) і характеристичному випромінюванні титану (b)
та міді (с) (контактне навантаження 1 MPa, гідрорідина АМГ-10).
Fig. 2. Surface of BT14 titanium alloy with coating I after friction in the friction couple
with БрАЖ9-4л bronze in secondary electrons (a) and characteristic radiation of titanium (b)
and copper (с) (contact loading 1 MPa, hydrofluid AMГ-10).
Рис. 3. Залежність зміни маси під час тертя диска (а) з титанового сплаву ВТ14
з покривами І (1) і ІІ (2, 3) у парі з бронзою БрАЖ9-4л (1, 2) і сталлю У8 (3)
та контртіл (b) з бронзи (4, 5) і сталі (6) від шляху тертя за контактного
навантаження 1 МPа у гідрорідині АМГ-10.
Fig. 3. Dependence of mass change under friction of ВT14 titanium alloy disk (а)
with coatings І (1) and ІІ (2, 3) in the friction pair with БрАЖ9-4л bronze (1, 2)
and У8 steel (3) and counterbodies (b) made of bronze (4, 5) and steel (6), respectively,
on the friction path under contact loading 1 MPa in hydrofluid AMГ-10.
Найінтенсивніше намащування бронзи на оксинітрований титановий диск
(приріст маси) (рис. 3а, крива 1) та найбільшу втрату маси бронзової колодки
(рис. 3b, крива 4) зафіксовано на шляху тертя 1000 m, після чого тертя більш-
менш рівномірне. Це, очевидно, зумовлено згладжуванням поверхневих нерів-
ностей. Загалом на базовому шляху випробування (5000 m) приріст маси оксині-
трованого диска становить 2,60·10–3 g (рис. 3а, крива 1), а інтенсивність зношу-
вання колодки 1,72·10–4 g/m (див. таблицю). Так як зміна маси оксинітрованого
титанового диска на два порядки нижча, ніж бронзової колодки (1,02·10–1 g), то
зношування трибопари, в основному, залежатиме від зношування колодки.
109
Інтенсивність зношування бронзових і сталевих колодок на різних відтинках
шляху тертя трибопар титановий сплав ВТ14 з покривами І (чи ІІ)–бронза
БрАЖ9-4л у мастилі АМГ-10 та титановий сплав ВТ14 з покривом ІІ–сталь У8
у мастилах АМГ-10 і И-40А за контактного навантаження 1 MPa
Інтенсивність зношування колодок, g/m
бронзової сталевої l, m
І ІІ ІІ* ІІ**
1000 6,19⋅10–4 3,48⋅10–3 1,53⋅10–4 1,97⋅10–4
2000 1,13⋅10–4 2,14⋅10–5 6,23⋅10–5 7,87⋅10–6
2000 6,46⋅10–6 3,07⋅10–4 3,73⋅10–5 3,76⋅10–6
5000 1,72⋅10–4 8,28⋅10–4 7,05⋅10–5 5,28⋅10–5
* – у мастилі АМГ-10; ** – у мастилі И-40А.
Процеси, які відбуваються під час тертя у парі титановий сплав ВТ14 з по-
кривом ІІ–бронза, такі ж, як у парі з покривом І, проте в результаті намащування
бронзи на поверхню сплаву з покривом ІІ утворені вторинні структури нестабіль-
ні, і під час тертя з досягненням критичного розміру руйнуються (відколюються)
[9–11], про що свідчить зміна маси диска (рис. 3а, крива 2) та дрібні часточки
бронзи в мастилі. Тут намащування бронзи на поверхню оксинітрованого титану
дещо інтенсивніше, що є наслідком вищих шорсткості поверхні та поверхневої мік-
ротвердості покриву ІІ (Ra = 0,63 µm, Н0,49 = 14,7 GPа проти Ra = 0,36 µm, Н0,49 =
= 9,2 GPа). Це, в свою чергу, обумовлює вищий коефіцієнт тертя (0,13 проти 0,09).
Під час тертя обох пар контртіла суттєво зношуються. Інтенсивність зношу-
вання бронзової колодки у парі титановий сплав ВТ14 з покривом ІІ – бронза
після базового шляху випробування становить 8,28·10–4 g/m, що у 5 разів більше,
ніж у парі з покривом І (див. таблицю).
Отже, оксидний складник в оксинітридному покриві поліпшує зносотрив-
кість титанового сплаву у парі тертя з бронзою БрАЖ9-4л.
Вплив матеріалу контртіла на зносотривкість оксинітрованого титано-
вого сплаву ВТ14. Оскільки у парі тертя з бронзою титановий сплав із оксині-
тридною плівкою інтенсивно намащується, а контртіло суттєво втрачає масу, то
бронзу БрАЖ9-4л замінили на твердіший матеріал – гартовану на 59 HRС сталь У8.
Виявлено, що і у такому спряженні відбуваються аналогічні, як і під час тер-
тя у парі з бронзою, процеси. На шляху тертя 1000 m намащування на поверхню
диска сталі таке саме, як і бронзи (рис. 3а, криві 2, 3). З подальшим випробуван-
ням на базовому шляху тертя пари титановий сплав ВТ14 із покривом ІІ–сталь У8
маса оксинітрованого диска змінюється більше, ніж у парі з бронзою БрАЖ9-4л.
Очевидно, це пов’язано із більшою твердістю сталі (відношення мікротвердості
покриву і контртіла змінюється від 5 до 3 за переходу від бронзи до сталі), під
час тертя якої з поверхнею оксинітрованого титану внаслідок намащування мате-
ріалу контртіла нестабільні вторинні структури формуються інтенсивніше, дося-
гають критичного розміру і відколюються [10].
Водночас, коли на базовому шляху тертя приріст маси оксинітрованих дис-
ків практично однаковий (рис. 3а, криві 2, 3), то інтенсивність зношування стале-
вої колодки в 11,7 рази менша, ніж бронзової (7,05·10–5 проти 8,28·10–4).
Таким чином, зносотривкість пари тертя титановий сплав ВТ14 із оксині-
тридною плівкою–сталь У8 на порядок вища, ніж пари титановий сплав ВТ14 із
оксинітридною плівкою–бронза БрАЖ9-4л.
110
Вплив навантаження на зносотривкість оксинітрованого титанового
сплаву ВТ14. Зі збільшенням контактного навантаження від 1 до 4 MPа під час
тертя пари титановий сплав ВТ14 з оксинітридною плівкою–сталь У8 кінетика
зношування принципово не змінюється, тоді як середнє значення коефіцієнта
тертя після притирання зростає від 0,14 до 0,16. Характер його зміни за обох кон-
тактних навантажень однаковий: під час притирання він різко зростає, а зі збіль-
шенням шляху тертя монотонно зменшується, стабілізуючись на певному рівні
(рис. 4).
Рис. 4. Залежність коефіцієнта тертя
від шляху тертя у гідрорідині АМГ-10
пари тертя титановий сплав ВТ14
з покривом ІІ–сталь У8 за контактного
навантаження 1 (1) і 4 МPа (2).
Fig. 4. Dependence of friction coefficient
on the friction path in hydrofluid AMГ-10
of the friction pair ВT14 titanium alloy
with coating ІІ–У8 steel under contact
loading 1 (1) and 4 MPa (2).
Приріст маси оксинітрованого диска на шляху тертя 1000 m за навантаження
4 MPа на 25% більший, ніж за 1 MPа (рис. 5а). Далі різниця між приростами мас
монотонно зменшується. Це пов’язано з тим, що внаслідок намащування сталі на
диски згладжуються їх поверхні, тобто умови тертя у трибоспряженні поліпшу-
ються. Знос сталевої колодки на базовому шляху тертя за контактного наванта-
ження 4 МРа в 1,3 рази більший, ніж за 1 МРа (рис. 5b).
Рис. 5. Залежність зміни маси під час тертя диска (а) з титанового сплаву ВТ14
з покривом ІІ у парі зі сталлю У8 за контактного навантаження 1 (1) і 4 MPа (2)
та контртіла (b) зі сталі (3 і 4) від шляху тертя у гідрорідині АМГ-10.
Fig. 5. Dependence of mass change under friction of ВT14 titanium alloy disk (а) with coating ІІ
in the friction pair with У8 steel under contact loading 1 (1) and 4 MPa (2) and counterbody (b)
made of steel (3 and 4), respectively, on the friction path in hydrofluid AMГ-10.
Вплив мастила на зносотривкість оксинітрованого титанового сплаву
ВТ14. Зносотривкість пари тертя залежить також і від виду мастила. Порівнюва-
ли вплив гідрорідини АМГ-10 та індустріального мастила И-40А під час тертя
пари титановий сплав ВТ14 із оксинітридною плівкою–сталь У8.
Незалежно від виду мастила матеріал контртіла переноситься на поверхню
оксинітрованого диска. На всьому шляху тертя, коли використовували мастило
И-40А, приріст маси диска монотонно зростав і був більший, ніж коли застосову-
вали мастило АМГ-10 (рис. 6а). Слід зауважити, що у другому випадку на базо-
111
вому шляху тертя приріст маси і збільшується, і зменшується, що, ймовірно, по-
в’язано з утворенням і руйнуванням поверхневих нестабільних вторинних струк-
тур критичного розміру після намащування матеріалу контртіла на поверхню
оксинітрованого титану [10].
Рис. 6. Залежність зміни маси під час тертя диска (а) з титанового сплаву ВТ14
з покривом ІІ у парі зі сталлю У8 у гідрорідині АМГ-10 (1) і індустріальному
мастилі И-40А (2) та контртіла (b) зі сталі (3 і 4) від шляху тертя за контактного
навантаження 1 MPa; 1′ і 2′ – зміна маси під час тертя диска на різних відтинках
шляху тертя у гідрорідині та індустріальному мастилі.
Fig. 6. Dependence of mass change under friction of ВT14 titanium alloy disk (а)
with coating ІІ in the friction pair with У8 steel in hydrofluid AMГ-10 (1) and И-40A
industrial oil (2) and counterbody (b) made of steel (3 and 4), respectively, on the friction path
under contact loading 1 MPa; 1′ and 2′ – mass change under disk friction on the different
sections of the friction path in hydrofluid and industrial oil.
Очевидно, різну поведінку пари тертя титановий сплав ВТ14 із оксинітрид-
ною плівкою–сталь У8 визначають кінематична в’язкість (10 mm2/s за 50°С для
гідрорідини АМГ-10 та 61…75 mm2/s за 40°С для мастила И-40А) та хімічний
склад мастил. Гідрорідину отримують з продуктів гідрокрекінгу парафінистих
нафт, тому вона складається із нафтенових та ізопарафінових вуглеводнів, а мас-
тило И-40А – із сірчистих і малосірчистих нафт (масова частка сірки 1%). Вико-
ристовуючи те чи інше мастило, фіксуємо різний коефіцієнт тертя, середні значен-
ня якого на шляху тертя після притирання становлять 0,14 (АМГ-10) і 0,10 (И-40А).
На базовому шляху тертя більша інтенсивність зношування сталевої колод-
ки, коли застосовували гідрорідину АМГ-10 (див. таблицю). Зі збільшенням шля-
ху тертя інтенсивність її зношування зменшується на один порядок, а під час
вживання мастила И-40А – на два порядки, що, найімовірніше, пов’язано із кра-
щими характеристиками мащення і меншим виділенням водню у зоні контакту
внаслідок деструкції мастила, що призводить до менш інтенсивного водневого
зношування [12]. Таким чином, у парі тертя титановий сплав ВТ14 із оксинітрид-
ною плівкою–сталь У8 мастило И-40А ефективніше, ніж гідрорідина АМГ-10.
ВИСНОВКИ
Встановлено, що оксидний складник в оксинітридному покриві поліпшує
зносотривкість титанового сплаву ВТ14 у парі тертя з бронзою БрАЖ9-4л. Інтен-
сивність зношування бронзової колодки при цьому у 5 разів менша, а коефіцієнт
тертя – в 1,4 рази. Показано, що інтенсивність зношування титанового сплаву із
оксинітридним покривом у парі зі сталлю на порядок нижча, ніж у парі з брон-
зою. Зі збільшенням контактного навантаження від 1 до 4 MPa під час тертя у па-
рі титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом–сталь У8 знос сталевої ко-
лодки зростає в 1,3 рази, а коефіцієнт тертя – від 0,14 до 0,16. Триботехнічні ха-
112
рактеристики пари титановий сплав ВТ14 із оксинітридним покривом–сталь У8
під час випробувань у мастилі И-40А вищі, ніж у гідрорідині АМГ-10.
РЕЗЮМЕ. Исследована износостойкость титанового сплава ВТ14 после оксинитри-
рования, реализованного модифицированием нестехиометрического нитрида титана кис-
лородом. Показано, что оксидная составляющая в оксинитридном покрытии улучшает из-
носостойкость сплава в паре трения с бронзой БрАЖ9-4л. Установлено, что интенсивность
изнашивания трибопары титановый сплав ВТ14 с оксинитридным покрытием–сталь У8 на
один порядок ниже, нежели с бронзой БрАЖ9-4л. Триботехническое поведение первой
трибопары после замены масла АМГ-10 на И-40А улучшается.
SUMMARY. Wear resistance of BT14 titanium alloy after oxynitriding realized by
modification of nonstoichiometric titanium nitride with oxygen is investigated. It is shown that
the oxide component in oxynitride coating improves the alloy wear resistance in the friction pair
with the БрАЖ9-4л bronze. The wear intensity of tribounit BT14 titanium alloy with oxynitride
coating–У8 steel is by one order lower than the wear intensity of tribounit BT14 titanium alloy
with oxynitride coating–БрАЖ9-4л bronze. Tribological behaviour of the first tribounit after
replacement of AMГ-10 oil by И-40A improves.
1. Цвиккер У. Титан и его сплавы. – М.: Металлургия, 1979. – 512 с.
2. Lutjering Gerd, Williams James C. Titanium. – Berlin: Springer, 2007. – P. 442.
3. Tribology of titanium boride-coated titanium balls against alumina ceramic: Wear, friction,
and micromechanisms / Curtis Lee, Anthony Sanders, Nishant Tikekar, K. S. Ravi Chandran
// Wear. – 2008. – 265. – P. 375–386.
4. Федірко В. М., Погрелюк І. М. Азотування титану та його сплавів. – К.: Наук. думка,
1995. – 221 с.
5. Dong H. and Bell T. Enhanced wear resistance of titanium surfaces by a new thermal oxida-
tion treatment // Wear. – 2000. – 238, Iss. 2. – P. 131–137.
6. Preparation and characterization of titanium oxynitride thin films / M. Braic, M. Balaceanu,
A. Vladescu et al. // Appl. Surf. Sci. – 2007. – 253. – Р. 8210–8214.
7. Titanium oxynitride thin films sputter deposited by the reactive gas pulsing process / Jean-Marie
Chappe, Nicolas Martin, Jan Lintymer et al. // Ibid. – 2007. – 253, Iss. 12. – P. 5312–5316.
8. Ткачук О. В. Розроблення способів оксинітрування для підвищення зносо- та корозій-
ної тривкості титанових сплавів: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Львів, 2010. – 20 с.
9. Погрелюк І. М., Ткачук О. В., Федірко В. М. Зносостійкість титану після термодифузій-
ного оксинітрування // Проблеми трибології. – 2008. – № 1. – C. 29–33.
10. Трибологія: підруч. / М. В. Кіндрачук, В. Ф. Лабунець, М. І. Пашечко, Є. В. Корбут.
– К.: Вид-во Нац. авіац. ун-ту “НАУ-друк”. 2009. – 392 с.
11. Підвищення точності дослідження трибологічних характеристик матеріалів / Я. М. Глад-
кий, А. А. Бурлаков, С. С. Бись та ін. // Наукові нотатки. – 2009. – Вип. 25, ч. 1.
– С. 100–103.
12. Влияние трения и наводороживания на трение и износ титановых сплавов / В. И. Гольд-
файн, А. М. Зуев, А. Г. Клабуков и др. // Исследование водородного износа. – М.: Нау-
ка, 1977. – С. 7–80.
Одержано 15.07.2010
|