Titāna sakausējumu priekšrocības ir augsta īpatnējā izturība, laba metināmība, lieliska bioloģiskā savietojamība un izturība pret koroziju, un tagad tie ir kļuvuši par lielisku konstrukcijas materiālu izmantošanai gaisa, sauszemes un jūras vidē. Lai gan titāna sakausējumus plaši izmanto dažādās jomās, to zemā cietība, slikta nodilumizturība un augsts berzes koeficients ievērojami ierobežo to pielietojumu triboloģijā.
Lai uzlabotu titāna sakausējumu triboloģiskās īpašības un uzlabotu to nodilumizturību, TA1 sakausējumam, TC4 sakausējumam un TC21 sakausējumam tika veikta cietās karburizācijas apstrāde. Karburizācijas process titāna sakausējumiem ir parādīts 1. tabulā. Karburētā slāņa un TiC slāņa biezums TA1 sakausējumā palielinās līdz ar augstāku karburizācijas temperatūru un ilgāku karburizācijas laiku. TC4 sakausējumam savienojuma apakšslāņa biezums palielinās līdz ar augstāku temperatūru un ilgāku karburizācijas laiku, bet kopējais karburētā slāņa biezums samazinās, paaugstinoties karburizācijas temperatūrai. Līdzīgi, karburētā slāņa biezums TC21 sakausējumā samazinās, palielinoties karburizācijas temperatūrai. Temperatūrā 1000–1100 grādi saliktā apakšslāņa augšanu TC4 sakausējumā kontrolē Ti-Al intermetālisko savienojumu augšana un ķīmiskās reakcijas starp C un Ti-Al intermetāliem. Saliktā apakšslāņa veidošanai ir inkubācijas periods; pēc šī perioda saliktais apakšslānis ievēro paraboliskas augšanas likumu. Aprēķinātā difūzijas aktivācijas enerģija ir 192,597 kJ/mol.
| Novērtējums |
Karburēšanas temperatūra (grādi) |
Karburēšanas laiks (h) |
|
TA1 |
950,1000,1050,1100 |
4,6 |
|
TC4 |
950,1000,1050,1100 |
1,2,4,6,10 |
|
TC21 |
950,1000,1050,1100 |
4,6 |
Pēc karburēšanas apstrādes TA1 sakausējuma, TC4 sakausējuma un TC21 sakausējuma virsmas cietība palielinājās attiecīgi par 350,99%, 163,67% un 175,39%, salīdzinot ar sākotnējiem sakausējumiem. Sausās slīdēšanas berzes un nodiluma testi tika veikti karburētajiem sakausējumiem, un rezultāti parādīja, ka, salīdzinot ar oriģinālajiem sakausējumiem, karburizētā TA1 sakausējuma, TC4 sakausējuma un TC21 sakausējuma nodiluma rādītāji samazinājās par vairāk nekā 98,44%, 97,39% un 96,16%, uzlabojot TC temperatūru un nodilumizturību4. palielinājies. Nodiluma testa parametri ir parādīti 2. tabulā.
|
Slīdēšanas ātrums (m/s) |
Kravas kravnesība (N) |
|
0.2 |
10,15,20,30,40,50,60,70,80,100,120 |
|
0.5 |
10,20,30,40,60,80,100,120,140,180 |
|
1.0 |
10,15,20,25,30,35,40,50,60 |
|
2.0 |
10,15,20,25,30 |
