Titanijumske legure imaju prednosti visoke specifične čvrstoće, dobre zavarljivosti, odlične biokompatibilnosti i otpornosti na koroziju, a sada su postale odličan strukturni materijal za primjenu u zraku, kopnu i moru. Iako se legure titana široko koriste u raznim poljima, njihova niska tvrdoća, slaba otpornost na habanje i visok koeficijent trenja uvelike ograničavaju njihovu primjenu u tribologiji.
Radi poboljšanja triboloških svojstava legura titanijuma i povećanja njihove otpornosti na habanje, na legurama TA1, TC4 i TC21 legura je sprovedena čvrsta obrada karburizacijom. Proces karburizacije legura titanijuma prikazan je u tabeli 1. Debljina naugljičenog sloja i TiC sloja u TA1 leguri raste sa višim temperaturama naugljičenja i dužim vremenom karburizacije. Za leguru TC4, debljina podsloja jedinjenja raste sa višim temperaturama i dužim vremenom karburizacije, ali ukupna debljina naugljičenog sloja opada kako temperatura naugljičenja raste. Slično, debljina naugljičenog sloja u leguri TC21 opada s povećanjem temperature karburizacije. Na temperaturama od 1000 do 1100 stepeni, rast podsloja jedinjenja u TC4 leguri kontroliše se rastom Ti{14}Al intermetalnih jedinjenja i hemijskim reakcijama između C i Ti{15}}Al intermetala. Formiranje podsloja jedinjenja ima period inkubacije; nakon ovog perioda, složeni podsloj slijedi parabolični zakon rasta. Izračunata energija aktivacije difuzije je 192,597 kJ/mol.
| Ocjena |
Temperatura karburizacije (stepen) |
Vrijeme karburizacije (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 |
Nakon obrade karburiziranjem, površinska tvrdoća legure TA1, TC4 legure i TC21 legure porasla je za 350,99%, 163,67% i 175,39%, respektivno, u odnosu na originalne legure. Na naugljeničnim legurama provedena su ispitivanja trenja i trošenja na suho klizanje, a rezultati su pokazali da su u usporedbi s originalnim legurama stope habanja karburizirane legure TA1, TC4 legure i TC21 legure smanjene za više od 98,44%, 97,39%, odnosno 96,16%, odnosno 96,16% poboljšane otpornosti na habanje. povećana temperatura karburizacije. Parametri ispitivanja habanja prikazani su u tabeli 2.
|
Brzina klizanja (m/s) |
Učitaj nosivost (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 |
