ВЛИЯНИЕ ИОННО-ЛУЧЕВОГО АЗОТИРОВАНИЯ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ СПЛАВА ZR-2,5 %NB

1А.В. Белый, 2А.Г. Кононов, 2В.А. Кукареко

1Физико-технический институт НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь 2Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь

Исследовано структурно-фазовое состояние и триботехнические свойства поверхностных слоев деформированного сплава Zr-2,5%Nb, подвергнутого ионно-лучевому азотированию в интервале температур 670–870 K. Установлено, что ионная обработка деформированного циркониевого сплава приводит к формированию модифицированных азотом поверхностных слоев глубиной до 20 мкм, содержащих твердый раствор азота в матричной фазе α-Zr, нитриды ZrN, а также наноразмерные частицы β-Nb и β-Zr, находящиеся в упругодеформированном состоянии. Показано, что по мере возрастания температуры ионно-лучевого азотирования сплава до 820 K регистрируется увеличение его микротвердости и износостойкости за счет выделения упрочняющих частиц нитридов и высокотемпературной фазы β-Zr с ΔV/V>0. Интенсивное протекание процессов релаксации упругих межфазовых деформаций на границах матричной фазы α-Zr и частиц β-Zr в процессе ионной обработки при 870 K приводит к снижению износостойкости сплава.
Ключевые слова:: ионная имплантация, сплав Zr-2,5 %Nb, структура, межфазовые деформации, износостойкость

E-mail:a_g_kononov@mail.ru; v_kukareko@mail.ru

1. Niinomi M. Recent Metallic Materials for Biomedical Applications. — Metallurgical and Materials Transactions. 2002, vol. 33A, no. 3, pp. 477–486.
2. Процессы пластического структурообразования металлов / В. М. Сегал [и др.]; Минск: Наука и техника, 1994. — 216 с.
3. Структурные превращения при нагреве сплава Zr-2,5 % Nb, подвергнутого равноканальному угловому прессованию / В. А. Кукареко[и др.]; Металлы, 2010, № 4. — С. 75–81.
4. Белый А. В. Инженерия поверхностей конструкционных материалов концентрированными потоками ионов азота / А. В. Белый, В. А. Кукареко, А. Патеюк. — Минск: Белорус. наука, 2007. — 244 с.
5. Влияние высокоинтенсивной имплантации ионов азота на структуру и поведение стали 40Х в условиях трения и износа / В. А. Кукареко [и др.]; Физическая мезоме-ханика, 2002, Т. 5, №5. — С. 71–80.
6. Белый А. В. Высокоинтенсивная низкоэнергетическая имплантация ионов азота / А. В. Белый. — Физическая мезомеханика, 2002, Т. 5, № 1. — С. 95.
7. Караваев, М. Г. Автоматизированный трибометр с возвратно-поступательным движением / М. Г. Караваев, В. А. Кукареко // Надежность машин и технических си-стем: Мат. межд. науч.-техн. конф. (Минск, 16–17 октября 2001 г.). — T. 1 .— С. 37–39. Белый, А. В. Ионно-лучевое азотирование металлов, сплавов и керамических мате-риалов/ А. В. Белый. — Минск, Беларуская навука, 2014. — С. 411.
8. Кононов, А. Г. Структурно-фазовое состояние и триботехнические свойства сплава Zr-2,5 %Nb, подвергнутого интенсивному пластическому деформированию и отжигу / А. Г. Кононов, В.А. Кукареко / Современные методы и технологии создания и обработки материалов: VIII. межд. науч.-техн. конф. (Минск, 18–20 сентября 2013 г.). — Минск, ФТИ НАН Беларуси, 2013. № 1 (3). — С. 107–119.
9. Ganin, Alexey. Plasma-unterstützte Herstellung von Übergangsmetallnitriden: Von der Fakultät Chemie der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Abhandlung. Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, 2005, 129 p.
10. Васильев, Д. М. Физическая кристаллография / Д. М. Васильев. — М.: Металлургия, 1981. — 256 с.
11. Кукареко, В. А. Роль упрочняющих частиц в формировании трибологических свойств дисперсионно-твердеющего сплава ХН77ТЮР / В. А. Кукареко. — Трение и износ, 1999, Т. 20, №6. — С. 630–638.
12. Кукареко, В. А. Субмикроскопическая структура Ni-Cr дисперсионно-твердеющих сплавов и их триботехнические свойства в условиях адгезионного взаимодействия/ В. А. Кукареко. — Трение и износ, 2003, Т. 24, № 2. — С. 192–202.


Образец цитирования для русскоязычных изданий:
Кононов, А. Г. Влияние ионно-лучевого азотирования на структурно-фазовое состояние и триботехнические характеристики поверхностных слоев сплава Zr-2,5 %Nb / А. Г. Кононов, А. В. Белый, В. А. Кукареко // Современные методы и технологии создания и обработки материалов : сб. научных трудов. В 3 кн. Кн. 2. Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки/ редкол.: А. В. Белый (гл. ред.) [и др.]. — Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2017. — С. 87–99.

Образец цитирования для международных изданий:
Byeli A. V., Kononov A. G., Kukareko V. A. Vliyanie ionno-luchevogo azotirovaniya na strukturno-fazovoe sostoyanie i tribotekhnicheskie harakteristiki poverhnostnyh sloev splava Zr-2,5 %Nb [The Effect of Ion-beam nitriding on structure and tribological properties of the surface layers of Zr-2.5 %Nb alloy] / Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov [Advanced Methods and Technologies of Materials Development and Processing]. Collection of scientific papers, Minsk, FTI NAN Belarusi [PTI NAS Belarus], A.V. Byeli (ed.), 2017, vol. 2, pp. 87–99. (in Russian)  

СКАЧАТЬ СТАТЬЮ