Ti13Nb13Zr 合金离子氮化层的摩擦磨损性能研究

目的提高医用钛合金的耐磨损性能。方法应用等离子渗氮技术在Ti13Nb13Zr基材上制备改性层,并对改性层组织、成分及硬度进行测试。利用往复磨损试验机研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与未处理的基材进行对比。结果 Ti13Nb13Zr合金表面经渗氮后形成致密均匀的改性层,硬度高达1110HV0.025,改性层的磨损体积约为基材的1/23。结论等离子渗氮技术有效地改善了Ti13Nb13Zr合金的摩擦磨损性能。     

Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金材料喷丸强化工艺及摩擦磨损性能研究

目的 提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能。方法 通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn- 0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变。利用OM、SEM研究合金表层至内部晶粒尺寸及组织特征的变化。利用电子天平秤测量摩擦磨损试验前后质量的损失量。利用维氏显微硬度计测量合金强化层深度方向的硬度分布。利用SEM研究了合金摩擦磨损后的形貌特征,探究其磨损机制。结果 对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金进行表面喷丸处理后,表面分别出现了200~370 μm厚的晶粒细化层,其中喷丸气压为0.4 MPa、时间为40 s的试样的细晶强化层厚约为250 μm,硬度约为155HV,较原始试样提高了50%左右。结论 经喷丸强化后,镁合金表面发生塑性变形,获得纳米晶。晶粒尺寸从表层到内部逐渐变大,呈现梯度变化,喷丸处理后试样磨损质量普遍降低,耐磨性能得到提高,其中气压为0.4 MPa、喷丸时间为40 s的试样的耐磨性最好。铸态试样的摩擦磨损中,磨粒磨损和黏着磨损发挥主要作用,喷丸强化工艺后,磨损机制发生改变,喷丸时间为60 s时,氧化磨损起主导作用。另外,随着喷丸气压的增大,疲劳磨损由辅助作用逐渐变为主导作用。     

表面纳米化对316L不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。     

ZGMn13在冲击与摩擦耦合作用下的磨损行为研究

研究ZGMn13在冲击与摩擦耦合作用下的磨损性能、磨损形貌与磨损机理。结果表明,200 N干冲击磨损条件下ZGMn13的平均摩擦系数为0.167,且磨损量远小于冲击磨料磨损下的磨损量。     

温度辅助的激光微造型灰铸铁表面摩擦学性能研究

灰铸铁作为汽车制动盘的主要制造材料,其表面通常需要提供高而稳定的摩擦系数,但是制动过程中摩擦产生的高温会导致摩擦系数骤降。在灰铸铁动态应变时效(DSA)温度范围内,采用激光喷丸(LP)对灰铸铁表面进行微造型,造型参数分别为不同的深径比和面密度。室温下通过摩擦磨损试验研究了造型样品的几何参数对于材料表面摩擦系数的影响,挑选最佳参数进行高温摩擦试验并讨论了磨损机理。结果表明:温度辅助的激光微造型技术能大幅提高灰铸铁表面的摩擦学性能,造型试样的抗磨损性也优于未造型试样。     

2Cr13钢的表面气体渗氮处理

用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射(XRD)仪及显微硬度计对经气体渗氮处理的2Cr13钢试样进行了组织结构分析,并利用销-盘摩擦磨损试验机对渗氮的盘与未渗氮销摩擦副进行摩擦磨损试验.结果表明,520℃×20 h渗氮可使2Cr13马氏体不锈钢的渗氮层深度达到165 μm,处理后试样的显微硬度约为处理前的2.5倍.处理后试样的耐磨性能得到了较大的提高,渗氮盘试样的磨损表面未出现裂纹,而未渗氮销的磨损表面存在严重的裂纹.     

H13钢激光淬火工艺优化及组织性能

采用激光淬火对H13钢表面进行强化处理,通过正交试验中的极差分析进行淬火工艺优化,研究了最佳工艺参数下试样的硬度和摩擦磨损性能,并对激光淬火表面进行物相组成分析和显微组织观察。结果表明,最佳激光淬火工艺参数为激光功率600 W,扫描速度6 mm/s,搭接率为20%,该工艺下H13钢淬硬层的平均硬度为774 HV0.1,约为基体的3倍,淬硬层深度为0.87 mm,摩擦因数和磨损量约为0.367和0.0015 g,分别较基体下降了50%和60.5%。淬硬层主要为板条状和针状的混合马氏体,还有残留奥氏体和少量渗碳体。     

喷丸处理对锆合金微动磨损及抗腐蚀性能的影响

目的探索喷丸处理工艺对锆合金包壳管的微动磨损及抗腐蚀性能的影响。方法对锆合金包壳管进行喷丸处理,对原始试样及喷丸处理试样进行微动磨损试验,并测量磨损深度和磨损体积、表征微动磨损后的表面粗糙度和表面形貌。此外,对原始试样及喷丸处理试样进行腐蚀试验,测量喷丸前后锆合金的腐蚀增重。结果喷丸处理使ZIRLO锆合金的磨损体积相对于未处理试样减少了5.7%。喷丸处理能够提高ZIRLO锆合金包壳管的硬度,但是高硬度区域较薄,约为4～8μm。腐蚀介质为去离子水和Li OH溶液时,喷丸试样的腐蚀增重分别经过140 d和220 d后低于原始试样。Li OH溶液条件下,未喷丸的ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为15μm,喷丸后ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为1.21μm。结论喷丸处理在一定程度上可以提高ZIRLO锆合金抗微动磨损性能和抗腐蚀性能,其中抗微动磨损性能有提高,但幅度不大,这与硬化层较薄有关。喷丸后试样经过腐蚀试验,腐蚀增重减少,氧化膜厚度减小,说明抗腐蚀性能增强,但喷丸试样的抗腐蚀性能在腐蚀进行到一定阶段时才开始体现。     

Ti6Al4V表面仿鲨鱼皮形貌的生物摩擦学特性

为改善Ti6Al4V表面的生物摩擦学性能,利用激光表面织构化技术在其表面制作仿鲨鱼皮形貌图案.以Zr O2/Ti6Al4V为摩擦副,在MRTR多功能摩擦磨损试验机上进行干摩擦和不同润滑环境下的球-盘往复直线摩擦学试验,并采用扫描电镜观察试样表面的磨痕形貌。结果表明:干摩擦下,仿鲨鱼皮形貌Ti6A14V的摩擦因子比未仿鲨鱼皮形貌的降低了0.035,降幅达70%;在不同润滑环境下,仿鲨鱼皮形貌Ti6A14V的摩擦因子,相比未仿鲨鱼皮形貌呈现不同程度的下降。试样干摩擦下主要发生磨粒磨损和粘着磨损,但随着润滑剂中透明质酸和γ-球蛋白浓度的增加,试样出现了腐蚀磨损。     

硬质合金基体微织构对TiAlN涂层摩擦性能的影响

采用光纤激光在硬质合金表面进行了激光微织构工艺(不同微凹坑直径、深度及织构密度),利用PVD法对微织构后的硬质合金表面进行TiAlN涂层沉积。在不同速度下(0.02m/s和0.04m/s)进行了摩擦磨损实验,对比分析了不同织构的摩擦系数,利用扫描电镜研究了表面磨损形貌,电子天平测量磨损量,并进行了磨损机理分析。结果表明,基体微织构后涂层表面的摩擦系数比基体无织构的摩擦系数稳定,微织构直径对基体涂层的摩擦磨损性能影响较大。基体微织构后的涂层具有较好的减摩效果。     

Ti-13Nb-13Zr合金棒材试制工艺及力学性能

制备了外科植入物Ti-13Nb-13Zr合金。研究了Nb、Zr元素的添加方式,不同热处理制度及加工变形量所引起的力学性能变化规律。结果表明,Nb、Zr元素采用高Nb、Zr合金的添加方式是可取的;合金在β相区固溶处理的硬度值略高于在α+β两相区固溶处理的硬度值;时效制度为510℃、6h,以及加工变形量大于50%时,材料综合性能最好。     

显微组织对Ti-13Nb-13Zr医用钛合金力学性能的影响

研究了Ti-13Nb-13Zr合金在β相区和α β相区固溶和时效处理后合金的力学性能变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察和X射线衍射分析，重点分析了不同显微组织对合金强韧性的影响。结果表明：含有一定数量初生α析出相的加工态组织具有较高的强度和断裂韧性。固溶时效处理后，随着显微组织的形貌、晶粒大小和数量的不同，其对强度和断裂韧性的影响也有所不同。     

The electrochemical behaviour of Ti‐13Nb‐13Zr alloy in various solutions

The electrochemical behaviour of a near‐β Ti‐13Nb‐13Zr alloy for the application as implants was investigated in various solutions. The electrolytes used were 0.9 wt% NaCl solution, Hanks' solution and a culture medium known as minimum essential medium (MEM) composed of salts, vitamins and amino acids, all at 37 °C. The electrochemical behaviour was investigated by the following electrochemical techniques: open circuit potential measurements as a function of time, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and determination of polarisation curves. The obtained results showed that the Ti alloy was passive in all electrolytes. The EIS results were analysed using an equivalent electrical circuit representing a duplex structure oxide layer, composed of an inner barrier layer, mainly responsible for the alloy corrosion resistance, and an outer and porous layer that has been associated to osteointegration ability. The properties of both layers were dependent on the electrolyte used. The results suggested that the thickest porous layer is formed in the MEM solution whereas the impedance of the barrier layer formed in this solution was the lowest among the electrolytes used. The polarisation curves showed a current increase at potentials around 1300 mV versus saturated calomel electrode (SCE), and this increase was also dependent on the electrolyte used. The highest increase in current density was also associated to the MEM solution suggesting that this is the most aggressive electrolyte to the Ti alloy among the three tested solutions.     

高密度脉冲电流处理改善1Cr13Mn13钢力学性能

研究了普通热处理工艺以及在此基础上进行高密度脉冲电流(EP)处理对1Cr13Mn13钢力学性能的影响.结果表明,普通"退火"(AF)或者"同溶淬火+回火"(SOT)热处理工艺对1Cr13Mn13钢力学性能的影响比较有限;而在SOT处理的基础上,对样品进行一定强度的EP处理,可以使材料的抗拉强度由(1250±10)MPa增加到1400 MPa,延伸率由(20±1)%提高到53%.在EP处理过程中,马氏体相在快速升温过程中转变成奥氏体相,新生成的奥氏体相在随后的快速降温过程中又转变成为比初始马氏体相更细小的马氏体板条结构.这一细化结构在提高材料抗拉强度的同时,也大幅度提高了材料的塑性.     

基于有机淬火介质的一种H13钢轴件新型淬火工艺

采用新型淬火工艺,利用有机淬火介质F2000对H13轴类件进行淬火,提高了工件硬度的均匀性,改善了产品综合质量水平,且成本低廉,工艺环保,是一种切实可行的新式热处理方案.     

Ti-13Nb-13Zr表面多孔梯度合金的制备及性能研究

利用放电等离子烧结（SPS）技术制备了中间致密、表面多孔的Ti-13Nb-13Zr梯度合金,研究了烧结温度（950~1200 ℃）对梯度合金组织演变、界面结合、表面孔隙特征、力学及体外矿化性能的影响。结果表明：随烧结温度的逐步上升,梯度合金中α-Ti相减少,β-Ti相增多,组织逐渐连续均匀分布,晶粒得到细化,中间基体与多孔层界面呈连续过渡且形成良好的冶金结合,表面多孔层孔隙率下降而平均孔径减小;梯度合金抗压强度值随烧结温度升高呈先增大后降低趋势,而弹性模量值变化不大;综合分析,烧结温度为1150 ℃时,制备的表面多孔梯度合金不仅具有良好的力学性能（抗压强度893MPa,弹性模量16GPa）,而且具有适宜的孔隙参数（孔隙率34.7%,平均孔径340.9μm）及优异的类骨磷灰石形成能力与体外矿化性能。     

基于TiH2粉末制备Ti-13Nb-13Zr合金的微观组织与结构

利用TiH_2、ZrH_2的脱氢特性,结合粉末冶金方法,将TiH_2、Nb和ZrH_2粉末经混合球磨、压制成形,真空烧制得到Ti-13Nb-13Zr合金,对样品进行金相显微镜、SEM、XRD分析,结果表明:烧结坯体相对密度达到92.2%,合金主要组织为α+β型片状魏氏组织,且在合金形成过程中β稳定元素的Nb发挥作用,使得钛的β相在降温完成后仍稳定存在;α-Ti及α-Zr为六方密排(hcp)结构,β-Ti、Nb及β-Zr同为体心立方(bcc)结构。     

ZGMn13钢等离子弧堆焊的试验研究

利用等离子丝焊对ZGMn13钢进行堆焊。结果表明,堆焊层与Mn13钢的焊接热影响区内无碳化物析出和晶粒长大,且焊层结合面的机械性能良好,等离子丝焊是堆焊高锰钢可行的方法。     

7Cr13-Zn复合涂层在快速制模中的应用

7Cr13_Zn复合涂层具有强度高和硬度高、收缩率小等优点,是一种适合于电弧喷涂快速制模技术的喷涂层,通过正交试验,分析了电弧喷涂工艺参数对涂层强度、空隙率、耐磨性等指标的影响,得到了最优参数组合,根据该组合成功地将7Cr13_Zn复合涂层应用到快速制模中,改善了电弧喷涂模具的性能。