fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2024-45-4-300-309fwj-24Research ArticleСтатьиВлияние модификации поверхности на триботехнические свойства титановых сплавов ВТ22 и Тi-5553Effect of Surface Modification on Tribological Properties of Titanium Alloys VT22 and Ti-5553АсееваМ. С.AseevaM. S.

шоссе Волоколамское, д. 4, г. Москва 125993

просп. Вернадского, д. 101, к. 1, г. Москва 119526

Volokolamskoye Highway, 4, Moscow 125993

Vernadskogo avenue, 101 1, Moscow 119526

ТорскаяЕ. В.TorskayaE. V.

просп. Вернадского, д. 101, к. 1, г. Москва 119526

Vernadskogo avenue, 101 1, Moscow 119526

torskaya@mail.ruЗайнетдиноваГ. Т.ZainetdinovaG. T.

шоссе Волоколамское, д. 4, г. Москва 125993

Volokolamskoye Highway, 4, Moscow 125993

МорозовА. В.MorozovA. V.

просп. Вернадского, д. 101, к. 1, г. Москва 119526

Vernadskogo avenue, 101 1, Moscow 119526

БуковскийП. О.BukovskyP. O.

просп. Вернадского, д. 101, к. 1, г. Москва 119526

Vernadskogo avenue, 101 1, Moscow 119526

ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»; Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАНРоссияMoscow Aviation Institute; Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RASRussian FederationИнститут проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАНРоссияIshlinsky Institute for Problems in Mechanics RASRussian FederationФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»РоссияMoscow Aviation InstituteRussian Federation202426092026454300309Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/24

Представлены результаты исследования, демонстрирующие повышение триботехнических свойств титановых сплавов марок ВТ22 и Тi-5553 за счёт химико-термической подготовки поверхностей и нанесения износостойкого покрытия из нитрида титана. Выполнено сравнение триботехнических свойств образцов без покрытий, с модификацией поверхностей азотированием, с покрытием из нитрида титана, а также с двухэтапной обработкой поверхностей образцов, включающее первичное азотирование поверхности с последующим нанесением на неё покрытия из нитрида титана. Установлено, что низкая износостойкость наблюдаются у образцов титана без покрытий, при этом для образцов с азотированным поверхностным слоем износостойкость повышается для обоих типов испытываемых сплавов. Минимальный износ регистрируется на образцах с двухэтапным формированием покрытия из нитрида титана, при этом на образцах без промежуточного азотированного подслоя при испытании керамическим шариком наблюдаются сколы покрытия, а формирование подслоя предотвращает этот вид разрушения.

Tribological properties of titanium alloys VT22 and Ti-5553 are improved due to the chemical-thermal treatment of their surfaces and the application of a wear-resistant titanium nitride coating. The tribological properties were compared for samples without additional surface treatment, with surface modification by nitriding, with the titanium nitride coating, as well as with a two-stage treatment of sample surfaces, including primary nitriding of the surface followed by the application of a titanium nitride coating on it. It was found that low wear resistance is observed in titanium samples without coatings, while the wear resistance of samples with a nitrided surface layer increases for both types of tested alloys. Minimal wear occurs for the samples with two-stage formation of a titanium nitride coating while on samples without an intermediate nitrided sublayer, when tested with a ceramic ball, delamination of the coating is observed; the formation of the sub-layer prevents this type of destruction.

титановый сплавазотированиеизносостойкое покрытиенитрид титаналегкие подшипникиtitanium alloynitridingwear-resistant coatingtitanium nitridelight bearingsReferencesЗолотов И.В. Повышение износостойкости поверхности двухфазных титановых сплавов азотированием в тлеющем разряде с полым катодом: дис. … канд. тех. наук. — Уфа. — 2017Zolotov I.V. Povyshenie iznosostojkosti poverhnosti dvuhfaznyh titanovyh splavov azotirovaniem v tleyushchem razryade s polym katodom: dis. … kand. tekh. nauk. Ufa, 2017 (in Russian)Дробов А.Н., Босяков М.Н., Поболь И.Л. Влияние ионно-плазменного азотирования на износостойкость и характер изменения шероховатости поверхности титановых сплавов ВТ1-0, ВТ6 и ОТ4-1 // Литье и металлургия. — 2022, № 2, 78—83Drobov A.N., Bosyakov M.N., Pobol I.L. Vliyanie ionno-plazmennogo azotirovaniya na iznosostoikost i kharakter izmeneniya sherokhovatosti poverkhnosti titanovikh splavov VT1-0, VT6 i OT4-1 // Lite i metallurgiya. — 2022, № 2, 78—83 (in Russian)Тамбовский И.В. Повышение твёрдости и износостойкости конструкционных сплавов путём многокомпонентного электролитно-плазменного насыщения бором, азотом и углеродом: дис. ... канд. тех. наук. — Рыбинск. — 2018Tambovskij I.V. Povyshenie tvyordosti i iznosostojkosti konstrukcionnyh splavov putyom mnogokomponentnogo elektrolitno-plazmennogo nasyshcheniya borom, azotom i uglerodom: dis kand. tekh. nauk. — Rybinsk. — 2018 (in Russian)Li Y., Wang Xi., Yang Sh., Hou L., Wei Y.-H., Zhang Z., Yang X. Investigation on Wear Behavior of Cryogenically Treated Ti-6Al-4V Titanium Alloy under Dry and Wet Conditions // Materials. — 2019 (12), 2850Li Y., Wang Xi., Yang Sh., Hou L., Wei Y.-H., Zhang Z., and Yang X. Investigation on Wear Behavior of Cryogenically Treated Ti-6Al-4V Titanium Alloy under Dry and Wet Conditions // Materials. — 2019 (12), 2850Кусманов С.А., Тамбовский И.В., Кораблева С.С., Мухачева Т.Л., Дьяконова А.Д., Никифоров Р.В., Наумов А.Р. Повышение износостойкости титанового сплава ВТ6 катодным электролитно-плазменным азотированием // Электронная обработка материалов. — 2022, (58), № 1, 9—14Kusmanov S.A., Tambovskij I.V., Korableva S.S., Muhacheva T.L., D'yakonova A.D., Nikiforov R.V., Naumov A.R. Povyshenie iznosostojkosti titanovogo splava VT6 katodnym elektrolitno-plazmennym azotirovaniem // Elektronnaya obrabotka materialov. — 2022 (58), № 1, 9—14 (in Russian)Кусманов С.А., Тамбовский И.В., Кусманова И.А., Белкин П.Н. Повышение износостойкости титанового сплава ВТ22 анодным электролитно-плазменным борированием // Электронная обработка материалов. — 2021, (57), №1, 1—6Kusmanov S.A., Tambovskij I.V., Kusmanova I.A., Belkin P.N. Povyshenie iznosostojkosti titanovogo splava VT22 anodnym elektrolitnoplazmennym borirovaniem // Elektronnaya obrabotka materialov. — 2021 (57), № 1, 1—6 (in Russian)Нарыгина И.В., Карабаналов М.С., Илларионов А. Г., Радаев П.С. Структурные и фазовые превращения в холоднодеформированном сплаве титана ВТ22 при старении // Уральская школа молодых металловедов: XIX Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов — молодых ученых, 19-21 ноября 2018 г.: сборник докладов. — Екатеринбург. — 2018, 156—160Narygina I.V., Karabanalov M.S., Illarionov A.G., Radaev P.S. Strukturnye i fazovye prevrashcheniya v holodnodeformirovannom splave titana VT22 pri starenii // Ural'skaya shkola molodyh metallovedov: XIX Mezhdunarodnaya nauchnotekhnicheskaya Ural'skaya shkola-seminar metallovedov — molodyh uchenyh, 19-21 noyabrya 2018 g.: sbornik dokladov. — Ekaterinburg. — 2018, 156—160 (in Russian)Borisyuk Yu.V., Oreshnikova N.M., Berdnikova M.A., Tumarkin A.V., Khodachenko G.V., and Pisarev A.A. Plasma Nitriding of Titanium Alloy Ti5Al4V2Mo // Physics Procedia. — 2015 (71), 105—109Borisyuk Yu.V., Oreshnikova N.M., Berdnikova M.A., Tumarkin A.V., Khodachenko G.V., Pisarev A.A. Plasma Nitriding of Titanium Alloy Ti5Al4V2Mo // Physics Procedia. — 2015 (71), 105—109 (in Russian)Лаврись С.М., Погрелюк И.Н. Интенсификация азотирования двухфазного титанового сплава ВТ22 для повышения его износостойкости // Наукові нотатки. — 2019, № 66, 187—194Lavris S.M., Pogrelyuk I.N. Intensifikaciya azotirovaniya dvuhfaznogo titanovogo splava VT22 dlya povysheniya ego iznosostojkosti // Naukovі notatki. — 2019, № 66, 187—194 (in Ukrainian)Белкин В.С. Исследование трибологических свойств двухфазных титановых сплавов, после электролитно-плазменного насыщения азотом // Гагаринские чтения 2017, 05-19 апреля 2017 г. — 2017, 219Belkin V.S. Issledovanie tribologicheskih svojstv dvuhfaznyh titanovyh splavov, posle elektrolitnoplazmennogo nasyshcheniya azotom // Gagarinskie chteniya 2017, 05-19 aprelya 2017 g. — 2017, 219 (in Russian)Ильин А.А., Бецофен С.Я., Скворцова С.В., Петров Л.М., Банных И.О. Структурные аспекты ионного азотирования титановых сплавов // Металлы. — 2002, № 3, 6—15Il'in A.A., Betsofen S.Y., Skvortsova S.V., Petrov L.M., and Bannykh I.O. Structural Aspects ofСкворцова С.В., Зайнетдинова Г.Т., Гуртовая Г.В., Тевс М.Д. Влияние легирующих элементов на твердость опытных псевдо-β-титановых сплавов // Деформация и разрушение материалов. — 2022, № 12, 10—16Ion Nitriding of Titanium Alloys // Russian metallurgy (metally). — 2002, no. 3, 209—217Скворцова С.В., Зайнетдинова Г.Т., Гуртовая Г.В., Федорова Л.В., Чупикова А.Р. Влияние изотермической обработки на изменение структуры и твердости псевдо-β-титановых сплавов // Электрометаллургия. — 2023, № 11, 10—20Skvortsova S.V., Zainetdinova G.T., Gurtovaya G.V., Tevs M.D. Effect of Alloying Elements on the Hardness of Experimental Pseudo-β Titanium Alloys // Russian metallurgy (metally). — 2023, no. 4, 456—459ASTM G99-05 Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. — American Society for Testing and Materials. — 2004Skvortsova S.V., Zainetdinova G.T., Gurtovaya G.V., Fedorova L.V., and Chupikova A.R. Effect of Isothermal Treatment on the Structure and Hardness of Pseudo-β Titanium Alloys // Russian metallurgy (metally). — 2023, no. 12, 1844—1852Торская Е.В. Анализ влияния трения на напряженное состояние тел с покрытиями // Трение и износ. — 2002 (23), № 2, 130—138ASTM G99-05 Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. — American Society for Testing and Materials. — 2004Torskaya E.V. Analysis of Friction Effect on Stress State of Coated Bodies // Journal of Friction and Wear — 2002 (23), no. 2, 130—138Torskaya E.V. Analysis of Friction Effect on Stress State of Coated Bodies // Journal of Friction and Wear — 2002 (23), no. 2, 130—138

The authors declare that there are no conflicts of interest present.