INCREASING THE HARDNESS AND WEAR RESISTANCE OF TECHNICAL TITANIUM BY ANODIC PLASMA ELECTROLYTIC CARBURIZING

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of using the anodic electrolyte-plasma carburization technology in a non-toxic electrolyte to increase the microhardness and wear resistance of commercially pure titanium is considered. The morphostructure and roughness of the material surface after saturation were studied, the distribution of microhardness in the surface layer and the tribological behavior of the modified surface were studied. Wear resistance tests were carried out under dry friction conditions using tool alloy hardened steel as a counterbody. It has been established that electrolyte-plasma cementation in an aqueous electrolyte, containing ammonium chloride and glycerin, increases surface hardness by 3.5 times, up to 900 HV0.01, due to the formation of a diffusion layer. Tribological behavior is influenced by high-temperature oxidation of the surface, leading to the formation of an outer oxide layer, the formation of a modified layer and the titanium surface relief. The friction coefficient after treatment increases by 1.2 times, and mass wear decreases by 3.4 times compared to the untreated surface of titanium parts.

About the authors

I. V Tambovskiy

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia; Kostroma State University, Kostroma, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

S. A Kusmanov

Kostroma State University, Kostroma, Russia

Email: akusmanov@yandex.ru

T. L Mukhacheva

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia; Kostroma State University, Kostroma, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

B. L Krit

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia; Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

I. V Suminov

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

R. S Khmyrov

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

I. R Palenov

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

R. A Vdovichenko

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia

Email: ramstobiliti@gmail.com

V. I Morozov

Moscow State University of Technology STANKIN, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: ramstobiliti@gmail.com

References

  1. Дробов, А.Н. Влияние ионно-плазменного азотирования на износостойкость и характер изменения шероховатости поверхности титановых сплавов ВТ1-0, ВТ6 и ОТ4-1 / А.Н. Дробов, М.Н. Босяков, И.Л. Поболь // Литье и металлургия. 2022. №2. С.78-83.
  2. Каталог продукции и услуг НПК "Титановые сплавы". - СПб.: НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей", 2019. 56 с.
  3. Гриценко, Б.П. Повышение износостойкости технически чистого титана ВТ1-0 и сплава ВТ6 / Б.П. Гриценко, Н.Н. Коваль, Ю.Ф. Иванов, К.В. Круковский, Н.В. Гирсова, А.Д. Тересов // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2011. Т.13. №4(3). С.1009-1013.
  4. Спиридонов, М.А. Влияние цементации на структуру и свойства титанового сплава ВТ1-0 / М.А. Спиридонов, А.А. Куколев, Л.Е. Куц, Н.А. Вавилина // Сб. науч. статей 2-й Междунар. науч. конф. перспективных разработок молодых ученых: в 3 т. - Курск: [без изд.], 2021. С.177-180.
  5. Czerwinski, F. Thermochemical treatment of metals / F. Czerwinski // Heat Treatment - Conventional and Novel Applications. - L.: IntechOpen, 2012. P.422.
  6. Belkin, P.N. Plasma electrolytic carburising of metals and alloys / P.N. Belkin, S.A. Kusmanov // Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2021. V.57. №1. P.19-50.
  7. Рамазанов, К.Н. Ионное азотирование титанового сплава ВТ6 в тлеющем разряде с эффектом полого катода / К.Н. Рамазанов, И.С. Рамазанов // Вест. УГАТУ. 2014. №2. С.41-46.
  8. Иванов, С.Г. Борирование титана ВТ1-0 из насыщающих обмазок / С.Г. Иванов, М.А. Гурьев, С.А. Иванова, И.А. Гармаева, А.М. Гурьев // Grand Altai Research & Education. 2016. №1. С.57-63.
  9. Aliofkhazraei, M. Review of plasma electrolytic oxidation of titanium substrates: Mechanism, properties, applications and limitations / M. Aliofkhazraei, D.D. Macdonald, E. Matykina, E.V. Parfenov, V.S. Egorkin, J.A. Curran, S.C. Troughton, S.L. Sinebryukhov, Gnedenkov S.V., T. Lampke, F. Simchen, H.F. Nabavi // Appl. Surf. Sci. Advances. 2021. V.5. Art.100121.
  10. Kusmanov, S.A. Improving the wear resistance of VT22 titanium alloy by anodic plasma electrolytic boriding / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskii, I.A. Kusmanova, P.N. Belkin // Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2021. V.57. №4. P.419-424.
  11. Kusmanov, S.A. Anode plasma electrolytic borocarburising of alpha + beta-titanium alloy / S.A. Kusmanov, I.V. Tambovskiy, S.A. Silkin, I.A. Kusmanova, P.N. Belkin // Surf.Interfaces. 2020. V.21. Art.100717.
  12. Kusmanov, S. Anodic plasma electrolytic nitrocarburising of Ti6Al4V alloy (SMT31) / S. Kusmanov, I. Kusmanova, I. Tambovskiy, P. Belkin, V. Parfenyuk // Surf. Eng. 2019. V.35. №3. P.199-204.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».