Исследован процесс лазерного легирования поверхности титана железом при мощности излучения 630 Вт и скорости обработки 0,5 и 1,66 мм/c.
Показано, что глубина проникновения железа как легирующего элемента в титановую матрицу при указанных скоростях обработки составляет 10 мкм. Из анализа изменения микротвердости по ширине упрочненной дорожки следует, что при скорости 0,5 мм/c наблюдается различный прирост микротвердости по ширине лазерной дорожки. В периферийной области зоны оплавления твердость достигает 9000-10000 МПа, а в центральной области - 5000-5200 МПа. При скорости 1,66 мм/c по всей ширине дорожки твердость составляет 8900-9100МПа. Повышение микротвердости при большей скорости лазерной обработки вызвано уменьшением объема расплава и увеличением степени насыщения титана легирующим элементом.
Рентгеноструктурный анализ установил присутствие в поверхностном слое образцов интерметаллидов Ti2Fe и TiFe.Выявлено также присутствие α`- фазы. С увеличением концентрации легирующего элемента при скорости 1,66 мм/c период решетки α`- фазы уменьшается. Кроме того, увеличивается ширина рентгеновской линии, что свидетельствует о повышении плотности дефектов кристаллического строения.
Для каждой из исследованных скоростей лазерной обработки проанализировано строение зоны оплавления поверхности сплава. При скорости 0,5 мм/c центральная область зоны оплавления состоит преимущественно из зерен α-Ti и эвтектоида, который располагается в виде участков размером до 30 мкм. Протяженность зоны термического влияния составляет порядка 50 мкм. При увеличении скорости обработки глубина расплавленной зоны составляет 45-50 мкм. Наблюдается равномерная мелкодисперсная структура квазиэвтектоида. Эвтектика носит глобулярный характер. Такая структура способствует обеспечению наилучших механических свойств.