Analysis of Structural, Micromechanical, and Tribological Properties of the Ti-6Al-4V ELI Alloy after Thermal Oxidation

The paper presents the structural, micromechanical, and tribological characteristics of the Ti-6Al-4V ELI alloy after thermal oxidation at 575°C (50 h), 625°C (50 h), and 675°C (20 h). The study showed that the oxide layers obtained on the Ti-6Al-4V ELI alloy were of a good quality and had a varied microstructure depending on the oxidation parameters. It was found that an increase in oxidation temperature was a determinant of oxide particles’ size and continuity of the coating. The Ti-6Al-4V ELI alloy displayed better micromechanical and tribological characteristics after thermal oxidation. Surface hardness of the alloy almost doubled (by approx. 4 GPa), improving tribological characteristics. Volumetric wear reduction of the investigated Ti-6Al-4V ELI alloy after oxidation ranged from 25 to 37%. The oxide film obtained at 625°C (50 h) offered the most favorable tribological properties. It was also evidenced that the presence of oxide layers on the Ti-6Al-4V ELI alloy led to an increase in the value of the coefficient of friction.

---

W pracy przedstawiono charakterystykę właściwości strukturalnych, mikromechanicznych i tribologicznych stopu Ti-6Al-4V ELI po utlenianiu termicznym. Proces utleniania realizowano w temperaturze 575°C (50 h), 625°C (50 h) i 675°C (20 h). W badaniach wykazano, że warstwy tlenkowe otrzymane na stopie Ti-6Al-4V ELI charakteryzowały się dobrą jakością oraz zróżnicowaną mikrostrukturą zależną od parametrów utleniania. Stwierdzono, że wzrost temperatury utleniania był czynnikiem determinującym rozmiar cząstek tlenków oraz ciągłość pokrycia. Stop Ti-6Al-4V ELI po procesie utleniania termicznego charakteryzował się lepszymi charakterystykami mikromechanicznymi i tribologicznymi. Stwierdzono nawet 2-krotny wzrost twardości powierzchniowej (o ok. 4 GPa) badanego stopu, co korzystnie przełożyło się na poprawę charakterystyk tribologicznych. Redukcja zużycia objętościowego stopu Ti-6Al-4V ELI po utlenianiu wynosiła od 25 do 37%. Najlepszymi właściwościami tribologicznymi charakteryzowała się warstwa tlenkowa otrzymana w temperaturze 625°C (50 h). Wykazano również, że obecność warstw tlenkowych na stopie Ti-6Al-4V ELI prowadziła do wzrostu wartości współczynnika tarcia.