Diffusion of Nitrogen and Phase—Structural Transformations in Titanium

The process of high-temperature nitridation (Т = 950°C) of titanium is investigated analytically and experimentally. The role of nitrogen as α-stabilizer in forming of nitride layer and diffusion zone, which contains three layers (layer of α-phase, layer of α+β-phase, and layer of β-phase), is shown. The approximate solution of formulated task is obtained for diffusion of nitrogen in such a heterogeneous medium, taking into account the motion of interfaces. The constants of parabolic growth of layers are calculated. It allows foreseeing the kinetics of their growth and distribution of nitrogen in diffusion zone. The microstructure evolution of diffusion zone (after processing times of 1 h and 5 h), which is caused by the phase—structural transformations during diffusion of nitrogen, is fixed experimentally.Процесс высокотемпературного азотирования (Т = 950°C) исследован аналитически и экспериментально. Отображена роль азота как α-стабилизатора в формировании нитридного слоя и трёхслойной диффузионной зоны (слой α-фазы, слой α+β-фазы и слой β-фазы). Получено приближенное решение сформулированной задачи относительно диффузии азота в такой неоднородной среде с учётом перемещения межфазных границ. Рассчитаны константы параболического роста слоёв, что дало возможность предвидеть кинетику их роста и распределение азота в диффузионной зоне. Экспериментально обнаружена микроструктурная эволюция диффузионной зоны (после времени обработки 1 и 5 часов), которая обусловлена фазово-структурными превращениями во время диффузии азота.Аналітично й експериментально досліджено процес високотемпературного азотування (Т = 950°C) титану. Відображено роль азоту як α-стабілізатора у формуванні нітридного шару та тришарової дифузійної зони (шар α-фази, шар α+β-фази і шар β-фази). Одержано наближений розв’язок сформульованої задачі щодо дифузії азоту в такому неоднорідному середовищі з урахуванням переміщень міжфазних меж. Розраховано константи параболічного росту шарів, що уможливило передбачити кінетику їх росту і розподіл азоту в дифузійній зоні. Експериментально зафіксовано еволюцію мікроструктури газонасиченого шару (після витримок у 1 і 5 годин), зумовлену структурно-фазовими перетвореннями під час дифузії азоту

Corrosion resistance of porous titanium in inorganic acids

In this work, it was determined the relationship between synthesis parameters, microstructure, porosity, and corrosion resistance of titanium obtained by powder metallurgy. It was shown that the corrosion resistance in hydrochloric acid is very sensitive to the residual porosity of titanium, where the corrosion rate decreases with the increase of the porosity. However, the porosity has a lesser effect on the corrosion rate of titanium in sulfuric acid. During long-term corrosion tests, the porosity doesn't effect the corrosion resistance of titanium

Increasing the durability of Zr-1%Nb by oxygen diffusion saturation

During the operation of fuel element claddings, the tubes are subject to static loads. Therefore, increasing the durability of such tubes under static load is important. The paper shows that diffusion treatment in an oxygen-containing gaseous medium provides an increase in the breaking stresses of rings cut from zirconium tubes of the Zr-1%Nb alloy. It was found that as a result of diffuse treatment, a modified surface layer enriched with oxygen is formed. The test results correlated with fractographic studies

Gas nitriding and subsequent oxidation of Ti-6Al-4V alloys

Ti-6Al-4V alloys consisting of α-Ti grains and intergranular β-Ti islands were nitrided at 850°C for 1 to 12 h under a nitrogen pressure of 1 Pa. With increasing nitriding time, the Ti-N compound layer became thicker, and the α-Ti diffusion zone containing dissolved nitrogen became wider. In the Ti-N compound layer, the initially formed Ti2N became TiN as the nitriding progressed. The nitride layers were oxidized to rutile-TiO2 after oxidation at 700°C for 10 h in air