티타늄 합금은 일련의 우수한 특성으로 인해 널리 사용됩니다. 그러나 티타늄 합금은 마찰 계수가 높고 접착 마모 및 프렛 팅 마모에 매우 민감하며 내마모성이 좋지 않으며 고온 및 고속 마찰에서 발화하기 쉽고, 고온 산화에 대한 저항력이 상대적으로 나쁘고 단점은 구조의 안전성과 신뢰성에 심각한 영향을 미치고 적용을 크게 제한합니다. 따라서 내마모성, 고온 내 산화성, 내식성 등 티타늄 합금의 표면 특성을 개선하는 것은 시급히 해결해야 할 문제입니다. 합금 조성 및 준비 공정을 개선하는 것 외에도 티타늄 합금의 표면 개질은 현재 가장 효과적인 방법입니다.
최근 전자빔 표면 처리 기술이 급속도로 발전하여 에너지 밀도가 높은 전자빔이 물질의 표면에 작용하면 물질의 표면은 기존의 방법으로는 달성하기 어려운 물리적, 화학적, 기계적 물성을 가지게되며, 재료 표면의 내마모성 및 내식성이 크게 향상되고 고온 산화 저항성이 있습니다. 국내 엔지니어링 기술 회사는 티타늄 합금의 표면 처리에 펄스 고전류 저에너지 전자빔을 사용하여 좋은 결과를 얻었습니다.
실험에 사용 된 재료는 TA15 티타늄 합금 (Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)으로 시료 표면을 연마 한 후 고전류 펄스 전자빔으로 표면을 개질합니다. 전자빔 가속 전압 27kV, 목표 거리는 80mm, 펄스 횟수는 10 회, 펄스 간격은 45 초입니다.
수득 된 샘플의 경도 시험은 깊이가 증가할수록 경도 값이 먼저 감소한 다음 증가하고 마지막으로 고정 값이되는 경향이 있음을 보여줍니다. 이 특별한 진동 곡선 분포는 다음과 같이 설명 할 수 있습니다. 펄스 형 고 에너지 급속 조사 하에서 가열 충격파가 재료의 에너지 흡수층에서 싹이 트고 계면을 만날 때 다시 반사됩니다. 다중 조사는 서로 간섭 및 응력 파 중첩을 유발하여 복잡한 응력 분포 상태를 나타내며 단면 미세 경도의 특수 분포를 유발합니다.
전자빔 처리 후 샘플의 마모량은 원래 샘플보다 3 배 더 높으며, 이는 전자빔 처리 후 TA15 티타늄 합금의 내마모성이 향상되었음을 나타냅니다. 그 이유는 다음 세 가지 측면에서 볼 수 있습니다.
(1) 전자빔의 고 에너지는 재료의 표면 아래층의 작은 영역에 즉시 증착되어 재료가 상전이 온도 또는 용융 온도로 빠르게 상승한 다음 열전도가 발생합니다. 매트릭스는 초고속 냉각 (약 109K / s)을 달성하여 재료의 표면을 만듭니다. 담금질 효과가 발생하여 고용체 강화의 역할을하므로 표면의 내마모성이 향상됩니다.
(2) 전자빔 급속 응고 공정은 재료의 표면층 입자를 정제하여 재료의 내마모성을 향상시킵니다.
(3) 전자빔 펄스가 재료의 표면에 작용하면 온도가 급격히 상승하기 시작하고 재료 표면의 급격한 외향 열팽창이 제한됨에 따라 내향으로 전파되는 압축 열 응력 파가 생성됩니다. 잔류 응력은 압축 응력 분포를 형성하여 내마모성을 개선하는 데 도움이됩니다.
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