材料疲劳恢复新途径的探索Ⅱ：脉冲电流对Ti—6Al—4V合金裂纹扩 …

研究了大电流脉冲对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明，在疲劳裂纹扩展后，试样经大电流脉冲处理，对疲劳裂纹的扩展有阻滞作用。并可以延长其疲劳扩展寿命。     

Ti6Al4V合金表面耐磨涂层的研究进展

评述了Ti6Al4V合金表面耐磨涂层的最新研究进展，特别对新的微弧氧化陶瓷涂层予以关注，并由此提出了深入研究的方向。     

钛合金Ti6Al4V螺钉断裂原因分析

针对钛合金Ti6Al4V螺钉在装配过程中发生断裂的问题,分别采用电感耦合等离子体发射光谱法、扫描电镜与金相检验的方法,进行了化学成分分析、断口分析、表面形貌观察与显微组织分析。结果表明:螺钉的化学成分符合要求;螺钉先发生脆性开裂,后发生韧性断裂;螺钉的螺纹表面存在麻点、缺口与伤痕等缺陷。螺纹表面的麻点、缺口与伤痕等缺陷是因为螺纹在滚压成形的过程中由于磨具和材料润滑不好,发生了粘连和嵌入而形成的。其中根部表面形成的一处严重伤痕在螺纹受力过程中产生应力集中,形成裂纹源并断裂。     

喷丸强化对Ti6Al4V半椭圆表面裂纹J积分和裂纹扩展速率的影响

采用修正的J积分计算方法,考虑残余应力、残余应变和残余应变能,定量计算和分析喷丸强化对半椭圆表面裂纹前沿J积分参数的影响规律。对喷丸强化工艺进行有限元建模仿真,通过改变约束条件生成疲劳裂纹并施加远场载荷,计算J积分和裂纹扩展速率。考虑不同深度的半椭圆表面裂纹和不同丸粒速率对断裂参量的影响。结果表明:丸粒速率一定时,与未喷丸相比喷丸后J积分值的降幅随裂纹深度的增加而减小,喷丸强化有益于抑制疲劳浅裂纹的扩展。当裂纹深度为0.3mm时,裂纹最深点的J积分值由4.25N/mm降低到2.99N/mm,降幅约30.1%。裂纹深度一定时,J积分值随丸粒速率的增大而降低,提高丸粒速率对抑制裂纹扩展更有益。     

Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb对成骨细胞生物活性影响的研究

研究Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb 3种钛金属表面经喷砂酸蚀处理后的表面形貌、亲水性及对成骨细胞生物活性的影响。在Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb 3种钛金属表面进行Al2O3喷砂和盐酸、硫酸混合物酸蚀的表面改性处理(SLA),通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察样品的表面形貌,通过接触角测量仪在显微镜下测量接触角的大小;将SD大鼠成骨细胞以1×104cells/m L密度接种于Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb表面后通过MTT活性实验观察成骨细胞在样品表面的增殖,通过SEM观察细胞在样品表面生长的形态,通过碱性磷酸酶(AKP)活性实验,检测成骨细胞的分化能力。Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb在经过喷砂酸蚀处理后,表面均呈现出微米级多孔形貌,3种样品均为亲水性表面;细胞在SLA处理后的Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb表面增殖良好,细胞伸展显著;其中在Ti6Al7Nb表面细胞的增殖、黏附、分化能力最强。大颗粒喷砂酸蚀技术的表面处理方法能够促进Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb的生物活性;经SLA处理的Ti6Al7Nb比Ti和Ti6Al4V表现出更好的生物学活性,成骨细胞在其表面呈现出更好的增殖、黏附及分化能力。     

选区激光熔化Ti6Al4V合金的各向异性

采用金相分析和拉伸测试等方法,分析了激光熔化成形Ti6Al4V试样在不同沉积高度、不同方向截面的组织和性能。结果表明,平行于沉积方向的截面其组织类似柱状晶,具有较弱的织构特征;垂直于沉积方向的截面其组织为块状结构,具有较强的织构特征。选区激光熔化成形Ti6Al4V合金在沉积高度方向上的力学性能受柱状晶尺寸的影响,随着沉积高度的增大其抗拉强度和屈服强度先降低后升高而延伸率先提高后降低。织构和熔合不良等缺陷,使试样垂直于沉积方向上的强度和塑性都比平行于沉积方向的试样高。     

Ti6Al4V合金表面等离子Ni-Ti共渗研究

选用等原子比Ni-Ti合金板作为源极,利用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金表面制备Ni-Ti共渗层.主要研究了温度、工作气压、源极电压、工件电压对渗层显微组织、成分的影响,得出合理的工艺参数.分析了渗层成分分布、组织形貌、相结构、硬度及摩擦学性能.结果表明,在温度为900℃、工作气压为35Pa时进行共渗,渗层组织均匀,白亮层厚度约18μm,成分基本成梯度分布.Ni-Ti合金层耐磨性与基材相比显著提高.     

Ti6Al4V粉末及其制品的研究进展

采用粉末冶金方法生产钛合金制品,材料的利用率几乎可达100%,而且产品性能好,是低成本制造高质量钛合金零部件的重要途径。综述了国内外Ti6Al4V粉末及其粉末冶金制品的制备技术及应用概况,指出低氧球形高质量粉末的制备是钛合金粉末的发展方向,气体雾化是制备优质钛合金粉末的主要工业化生产方法,介绍了传统的粉末冶金方法及近年来新开发的粉末冶金新技术的应用情况。制备工艺的改善,加上民用领域产品需求量的大幅度增加,势必极大程度地推动粉末冶金Ti6Al4V的研究与应用。     

激光冲击处理对Ti6Al4V力学性能的影响

通过对钛合金Ti6Al4V的激光冲击处理,研究了激光冲击处理工艺对钛合金Ti6Al4V力学性能的影响.实验表明:激光冲击处理能有效提升Ti6Al4V的力学性能,在激光功率密度由1.15GW/cm2增加到2.31GW/cm2过程中,其冲击波峰值压力线性增加,表面最大残余压应力也相应增大,最高达-264MPa,表面硬化层的显微硬度高达510Hv,硬化层深度约为0.25mm,经过激光冲击处理后硬度相对于原始钛板提高了64%,随着激光能量的增加,冲击区域的抗拉强度极大增强,塑性降低.     

Ti-6Al-4V钛合金的疲劳裂纹扩展规律

针对熔模铸造Ti-6Al-4V钛合金的等幅疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹扩展门槛值进行了研究。结果表明：该钛合金CT试样的疲劳裂纹扩展门槛值高于CCT试样的疲劳裂纹扩展门槛值,同一类试样的疲劳裂纹扩展门槛值随着应力比的增加呈下降趋势;疲劳裂纹扩展速率随着平均应力的增加以及应力水平的增加而增大;根据疲劳裂纹扩展试验数据拟合了Ti-6Al-4V钛合金Paris方程和Walker方程中的相关材料参数,以为材料的使用寿命评估及损伤容限设计提供参考。     

医用植入材料Ti6Al4V的腐蚀与防腐研究进展

Ti6Al4V具有良好的生物相容性、力学性能和工艺性能,是当今医用植入体的首选材料。但Ti6Al4V植入人体后会被体液腐蚀并释致出对人体有毒副作用的金属离子,针对此问题,分析了医用植入材料Ti6Al4V在临床应用中的腐蚀行为及其被腐蚀后对人体的影响,综述了该材料防腐技术的研究进展,并对该材料表面改性研究提出了建议。     

置氢Ti6Al4V合金的微观组织演变规律

为研究置氢Ti6Al4V合金的高温加工改性机理,从微观组织的角度对合金进行了对比分析.利用OM、SEM、XRD等研究了置氢对Ti6Al4V合金变形前后微观组织演变的影响.研究结果表明:氢的加入不仅使置氢Ti6Al4V合金中β相比例明显增大,而且改变了α相与β相之间的电势差,在氢含量为0.3%~0.5%两相颜色将发生互换,氢含量增加到0.50%以上时,合金中将出现面心立方结构的δ氢化物;随氢含量的增加,合金超塑拉伸变形后的组织由α+β两相等轴晶粒变为粗大的β晶粒,造成α与β界面的协调能力下降,并改变了合金的变形机制.     

Ti6Al4V合金激光原位制备TiN枝晶增强梯度复合表面层

利用连续波2kW Nd-YAG激光在Ti6Al4V合金表面原位制备TiN枝晶增强梯度金属基复合材料表面层，并研究了该表面层的显微组织和磨损性能。结果表明：该表面层沿激光熔化深度具有明显的梯度结构，表面层与Ti6Al4V基体之间呈现良好的冶金结合，Ti6Al4V的表面硬度及耐磨性得到了显著增强．     

Ti6Al4V合金热氢处理组织演变研究

应用热压缩、固溶淬火和真空退火热处理研究了未置氢和置氢0.18wt.%Ti6Al4V合金不同的工艺条件下的微观组织演变,并且通过硬度测试分析了微观组织和机械性能之间的关系.结果表明:置氢降低了Ti6Al4V合金的热变形抗力,促进了固溶淬火过程中马氏体转变的发生,使得真空退火得到的双态组织更加细小.对于未置氢和置氢的Ti6Al4V合金来说,合理的工艺顺序均应该是:热变形,固溶淬火和真空退火,并且最终都能得到双态组织.     

Ti6Al4V高速干滑动摩擦磨损特性研究

对Ti6Al4V合金在高速干滑动摩擦条件下进行了系统的磨损性能测试,研究了载荷和速度对Ti6Al4V合金的摩擦磨损机制的影响,对Ti6Al4V合金的磨损表面、纵剖面进行了显微分析及X-衍射分析,实验结果表明,Ti6Al4V合金的磨损率和摩擦表面温度随着载荷和速度的升高而增加,摩擦表面的温度最高达到1044℃,磨损表面出现"蘑菇头"的磨损现象,表面出现裂纹及剥落坑,表层及次表层出现裂纹,组织变得粗大,磨损纵剖面析出Ti3O,Ti6O,VO0.53,VN等化合物.     

氦离子注入对Ti6Al4V合金组织和力学性能的影响

在室温和400～700℃条件下,采用 1×1017ions/cm2注入剂量和200keV加速电压对 Ti6Al4V合金进行了氦离子注入.分别采用纳米硬度仪和X射线衍射方法对Ti6Al4V合金的氦离子注入表面层(≤700nm)进行了纳米硬度、弹性模量测试和物相分析.结果表明:在室温至600℃范围内,氦离子注入温度越高,Ti6Al4V合金注入层的硬度也越高,而其弹性模量则变小.氦离子注入温度为700℃时,Ti6Al4V合金发生了软化,其弹性模量也有所提高.氦离子注入引起的硬化现象与点缺陷和Ti6Al4V合金中β相的析出有关,而软化现象则与β相的粗化和γ-TiH相的形成有关.