低温渗氮工艺的进展及其对商用纯钛4点弯曲疲劳性能的影响

为了提高商业纯钛(CP)的疲劳和摩擦两种性能,开发了低温渗氮工艺。冷轧作为离子渗氮的前处理,能获得细晶粒,加速氮向材料中扩散。用显微维氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和背散射电子衍射技术(EBSD)表征冷轧前处理的渗氮样品的显微组织。在大于600℃渗氮的表面上形成钛氮化合物(TiN和Ti2N)。在冷轧预处理的CP钛渗氮后生成的化合物层比单一渗氮的更厚,因此有更高的硬度。低温渗氮(600℃)的试样以应力比R=0.1,室温下做4点弯曲疲劳试验,能抵制晶粒粗化。此外,根据观察显微组织和断裂表面探讨了渗氮CP钛的疲劳断裂机制。     

低温冷轧与时效处理对Cu-Ni-Co-Si合金组织性能的影响

研究了冷轧及时效工艺对Cu-1.8Ni-0.9Co-0.641Si合金板带材组织性能的影响。对比了液氮低温冷轧与室温冷轧对合金板材性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对其影响机制进行分析。结果表明,在时效60 min时,室温冷轧与低温冷轧后合金板材硬度达到最大,分别为450℃时效的285.53 HV0.3和400℃时效的307.2 HV0.3。研究还发现随着时效温度的升高,合金的导电率随之升高,在经过500℃时效处理后,低温冷轧合金的导电率最高,能够达到60.11%IACS。在时效处理过程中,板材内部的位错密度降低,晶粒和晶界中出现了大量细小且均匀的纳米级(Ni, Co)₂Si有序相。与室温冷轧相比,经过低温冷轧的Cu-Ni-Co-Si合金组织更加细化,位错密度更高。     

轧制变形对体育器材用纯钛组织和力学性能的影响

对商业纯钛板材沿轧制方向进行了25%、50%变形量的冷轧,随后进行了单轴拉伸试验,研究了轧制变形对体育器材用纯钛组织和性能的影响。结果表明,轧制大大细化了晶粒,材料强度获得极大提高。然而随着轧制变形程度增大而塑性下降,这主要是由于位错运动引起的。     

退火处理对工业汽车轧制CP2钛板材组织和性能的影响

对商业轧制CP2钛板进行50%冷轧后再于650℃进行不同时间退火,随后室温下进行单轴拉伸实验,研究了退火处理对钛板组织和性能的影响。结果表明,冷轧后650℃下退火,组织得到细化,性能得到改善。与原始板材相比,冷轧未退火材料强度提高而塑性急剧下降;而对于冷轧后退火材料,强度稍微降低而塑性得到明显改善。随退火时间的延长,晶粒长大明显。     

纯钛表面纳米化预处理对氧化膜结构的影响

采用快速多重旋转碾压(FMRR)技术对工业纯钛表面进行表面纳米化预处理,再通过微弧氧化技术在处理后的样品表层制备氧化膜。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)研究了FMRR处理后纯钛表层的微观结构及氧化膜的形貌。结果表明:FMRR处理后,纯钛的X射线衍射峰均发生明显的宽化,其主要原因是由于剧烈塑性变形导致晶粒细化及产生了微观应力所引起的;纯钛经过FMRR处理40 min后,最表层的平均晶粒被细化到大约10 nm。纳米化预处理使微弧氧化膜的孔洞减少、致密性提高,同时膜层的厚度也增加;当电流大小为3 A时,纳米纯钛表面制备的氧化膜的厚度达到38μm。     

纳米压痕法测量超细晶工业纯钛室温蠕变速率敏感指数

室温下,采用复合细化(ECAP+冷轧+旋锻)工艺,制备出平均晶粒尺寸约为180 nm的超细晶工业纯钛,其抗拉强度高达870 MPa。利用纳米压痕仪对超细晶工业纯钛以恒加载速率/载荷的方式进行测试实验,通过测定压头保载阶段的压入位移和材料的硬度值计算得出室温蠕变速率敏感指数m值。结果表明:超细晶工业纯钛由于晶粒明显细化,晶界数量增多,晶界长度增加,位错增殖,在室温下表现出优良的抗蠕变能力,适合在压力环境下长期工作,其蠕变机理主要为蠕变位错机理。室温蠕变速率敏感指数m值与加载条件无关,主要由材料的微观组织决定。     

TiN/Ti复合细化剂对工业纯铝细化效果的影响

利用高能球磨制备了一种金属钛包覆纳米TiN的复合晶粒细化剂(TiN/Ti),研究了该细化剂对工业纯铝的细化效果及其抗衰退性能.结果表明,TiN/Ti复合细化剂对工业纯铝具有良好的晶粒细化效果,当加入量仅为0.025％时,试样组织由粗大的柱状晶转变为等轴晶;当加入量为0.2％时,纯铝的晶粒平均尺寸为82μm.该细化剂在725℃铝液中保温30、60和120 min后,试样的晶粒尺寸分别为101、153和327 μm.相对纯钛粉,TiN/Ti细化剂表现出良好的抗衰退性能,其抗衰退性来源于金属钛包覆纳米TiN在铝液中的分散性和稳定性.     

剧烈塑性变形条件下工业纯钛晶粒细化机理研究

通过对工业纯钛表面机械研磨(SMAT)这种变形方式的结果和微观组织变化的研究,分析了工业纯钛的品粒细化机制,讨论了其他剧烈塑性变形技术无法制备出晶粒尺寸更小的纳米晶的原因.结果表明:对于工业纯钛,SMAT这种具有高的应变速率和多方向载荷的变形方式,有利于形成细小的纳米晶;同时高应变速率增加了位错滑移的临界分切应力.     

喷丸处理实现纯钛表面纳米化的研究

利用喷丸处理技术实现了工业纯钛的表面纳米化,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对表层组织演变过程和表层晶粒纳米化的细化机理进行了研究,并用显微硬度计对表层硬度进行了测试。研究结果表明,传统表面喷丸处理后可在工业纯钛表面得到一定厚度的纳米层和剧烈塑性变形层。喷丸处理后,工业纯钛表面硬度显著提高。     

退火工艺对冷轧纯钛带再结晶织构的影响

研究了退火工艺对冷轧纯钛带再结晶织构和屈服强度的影响,并讨论了保温时间、再结晶织构及屈服强度三者之间的关系.结果表明,在650℃下,冷轧纯钛带退火后的再结晶织构主要是(0001)[2110]和(0001)[5610],遗传了纯钛带的冷轧织构.随退火保温时间的延长,织构的取向梯度均逐渐减小,组分和强度趋于稳定,且退火后纯钛带的屈服强度也比较均一,为冷轧纯钛带的生产提供了理论依据.