GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料热压烧结工艺优化及组织性能

以TC4钛合金粉为基体,石墨烯(GNPs)为增强相,采用真空热压法制备了质量分数为0.3％的GNPs-Cu/Ti6A14V复合材料.通过正交试验探讨了烧结温度、压力、保温时间对复合材料相对密度、显微硬度和抗压强度的影响.结果 表明:烧结温度是影响复合材料相对密度、显微硬度和抗压强度的关键因素,压力和保温时间对其影响较小.最优的烧结工艺为温度1150℃、压力35 MPa和保温时间40 min,此时复合材料的相对密度、显微硬度和抗压强度最佳,分别为99.34％,585.4 HV0.1和2382 MPa.GNPs-Cu/Ti6A14V复合材料中主要除α-Ti和β-Ti外,还存在TiC和Ti2Cu相,在其压缩断口有较完整GNPs存在.     

石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能

采用表面无敏化、无活化的化学镀铜法对石墨烯进行表面镀铜,并通过微波烧结法(烧结温度为1000℃)制备石墨烯(GNPs)/Ti6Al4V、石墨烯(GNPs)-Cu/Ti6Al4V复合材料,探讨石墨烯表面镀铜后对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆一层较均匀分布的铜颗粒,石墨烯与基体Ti界面反应严重,容易生成粒径为2~5μm的TiC;石墨烯表面镀铜后,界面反应产生的TiC含量增多,同时引入了Ti_2Cu相。相比于单纯外加石墨烯,石墨烯表面镀铜后,微量铜降低了烧结温度,提高了复合材料的力学性能,其致密度、显微硬度、压缩强度分别达到96.55%、534HV_(0.1)、1602MPa,室温磨损机制由基体(Ti6Al4V)的磨粒磨损转变为GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的粘着磨损。     

直接激光沉积Ti6Al4V/Inconel 718复合材料微观组织与力学性能分析

Ti6Al4V和Inconel 718合金被广泛用于航空航天。但TC4或Inconel 718难以同时满足轻量化和耐高温的需求。本文采用直接激光沉积制备了不同比例Ti6Al4V / Inconel 718复合材料。分别通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪分析相组成,微观结构和元素分布。同时,研究了显微硬度和摩擦磨损性能。研究表明：随着Inconel 718的比例增加,有Ti2Ni和Ni3Ti金属间化合物形成。Ti2Ni的形成机理为：β→α+ Ti2Ni和L→β-Ti+ Ti2Ni,且Ti2Ni金属间化合物的偏析机理为晶间偏析。随着Inconel 718含量增加,复合材料的显微硬度逐渐增加。当Inconel 718的体积分数为50％时,其平均显微硬度值为770 HV,比100％ Ti6Al4V的平均显微硬度高85.5％。显微硬度增加与Ti2Ni金属间化合物的析出强化直接相关。复合材料以磨料磨损为主,并伴随着黏着磨损。随着Inconel 718的增加,黏着磨损减弱。当Inconel 718的体积分数达到达到50％时,磨损量仅为100％ Ti6Al4V的36.9％。     

生物医用Ti6Al4V/xTiN复合材料的腐蚀与腐蚀磨损行为

用固相烧结法制备Ti6Al4V/xTiN(x=0,5,10,15,体积分数,％)复合材料,研究材料的腐蚀与腐蚀磨损行为及其与显微组织和显微硬度的关系.采用37℃ 和模拟体液模拟人体环境.结果表明,当TiN含量为15％时,氮(N)固溶到钛(Ti)晶格中使α-Ti稳定化,该显微组织的改变使Ti64基体的硬化效应达到58％....     

直接激光沉积Ti6Al4V/Inconel 718复合材料微观组织与力学性能分析（英文）

Ti6Al4V和Inconel 718合金被广泛用于航空航天。但TC4或Inconel 718难以同时满足轻量化和耐高温的需求。因此采用直接激光沉积制备了不同比例Ti6Al4V/Inconel 718复合材料。分别通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪分析相组成,微观结构和元素分布。同时,研究了显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:随着Inconel 718的比例增加,有Ti_2Ni和Ni_3Ti金属间化合物形成。Ti_2Ni的形成机理为:β→α+Ti_2Ni和L→β-Ti+Ti_2Ni,且Ti_2Ni金属间化合物的偏析机理为晶间偏析。随着Inconel 718含量增加,复合材料的显微硬度逐渐增加。当Inconel718的体积分数为50%时,其平均显微硬度值为7700MPa,比100%Ti6Al4V的平均显微硬度高85.5%。显微硬度增加与Ti_2Ni金属间化合物的析出强化直接相关。复合材料以磨料磨损为主,并伴随着黏着磨损。随着Inconel 718的增加,黏着磨损减弱。当Inconel 718的体积分数达到50%时,磨损量仅为100%Ti6Al4V的36.9%。     

Ti6Al4V辉光等离子渗铝摩擦磨损性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术在Ti6Al4V上渗铝以提高材料的摩擦磨损性能,对渗铝层的相结构和显微硬度进行了测试.采用球盘滑动磨损试验机对渗层进行摩擦磨损性能测试.结果表明:渗铝后渗层由Al3Ti和Al组成,材料的硬度值较基体Ti6Al4V有了很大的提高;材料摩擦因数和磨损体积减小,耐磨性得到提高.通过磨痕形貌分析可知,渗层磨损机制为粘着磨损.可见采用辉光等离子渗铝技术改善了材料的摩擦磨损性能.     

离心铸造制备功能梯度铝基复合材料及增强相对其力学和磨损性能的影响（英文）

采用离心铸造法制备增强相质量分数为12%的Al/B4C、Al/Si C、Al/Al2O3和Al/Ti B2复合材料并制成空心圆柱状试样。观察了所有试样外表面的显微组织特征及增强相的偏析。通过硬度和拉伸测试研究了不同增强相复合材料的梯度性能。结果表明,除Al/B4C外,所有复合材料外缘的硬度更高,所有复合材料外表面的拉伸强度更高。对所有复合材料的外缘进行摩擦磨损试验,结果表明Al/Ti B2复合材料的磨损率较小。     

Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

选择激光熔化、热压缩和传统铸造工艺加工的Ti6Al4V生物合金的磨损行为（英文）

本研究的主要目的是研究加工工艺对Ti6Al4V生物医学合金显微组织、硬度和摩擦学行为(摩擦和磨损行为)的影响。加工工艺包括传统铸造、热压缩和选择激光熔化。采用X射线衍射技术、维氏硬度测试和Ti6Al4V/Al_2O_3摩擦副的往复式球板磨损实验对Ti6Al4V生物医学合金的冶金、力学和摩擦学性能进行表征。结果表面,加工工艺路线对合金的显微组织、硬度和磨损行为的影响很大。采用选择激光熔化工艺获得的Ti6Al4V合金具有最高的硬度和最佳的耐磨性能,这是由于与采用热压缩和传统铸造工艺相比,选择激光熔化工艺具有显著不同的冷却速率,这使得合金具有明显不同的显微组织。本研究评估和证明选择激光熔化工艺在制备高耐磨Ti6Al4V生物植入体方面具有较大潜力。