Kształtowanie mikrostruktury warstwy wierzchniej stopów tytanu w procesie przetapiania laserowego

W pracy dokonano oceny wpływu modyfikacji składu chemicznego i fazowego warstwy wierzchniej podłoża ze stopów tytanu Ti-6Al-4V i Ti-6Al- -2Mo-2Cr przez jej przetapianie i stopowanie laserowe proszkami Si, SiC oraz TaB2 zmieszanych z grafitem. W procesie przetapiania stosowano laser CO2 o mocy 1 kW. Przetapianie prowadzono w atmosferze azotu, natomiast stopowanie w strumieniu argonu. Wytworzoną warstwę wierzchnią o budowie kompozytowej cechowała obecność wydzieleń faz powstałych w wyniku stopowania w osnowie martenzytycznej. Azotki tytanu TiN i Ti 2N, węglik TiC oraz wydzielenia faz Ti5Si3 i TiB o dużej twardości krystalizują w postaci dendrytów lub płytek. Ich objętość względna zmniejsza się ze wzrostem odległości od powierzchni. Proces stopowania prowadzono dla trzech prędkości przemieszczania głowicy laserowej: 0,008; 0,013 i 0,017 m/s. Wykazano, że zwiększenie prędkości skanowania wiązką laserową powoduje zmniejszenie głębokości warstwy stopowanej. Jednocześnie można uzyskać powierzchnię o mniejszej wartości parametrów chropowatości.

---

The paper presents the evaluation of surface layer modification of the Ti- 6Al-4V and Ti-6Al-2Mo-2Cr two phase titanium alloys substrate. Laser alloying was conducted using a CO2 laser of a 1 kW power rating. Remelting of the surface layer was carried out in nitrogen atmosphere. Laser alloying consists in remelting pre-placed tiers of Si, SiC and TaB 2 powders mixed with graphite. This process was carried out in argon atmosphere. The created surface layers possess a compositional character and included particles of phases formed as result of the alloying process and spaced throughout the martensitic matrix. Particles of TiN and Ti 2N nitrides, TiC carbide, and Ti5Si3 phases with high hardness have the shape of dendrites or plates. The relative volume of these phases decreased with increasing distance from the surface. An increase in speed of the laser head displacement (from 0,008 to 0,017 m/s) brings about a decrease in the depth of the alloyed zone, which also leads to a reduction in surface roughness.