纯钛表面多步合成Ti-Al梯度抗氧化涂层

以TA2工业纯钛为基体材料,通过微弧氧化技术及磁控溅射技术在TA2基体表面分别制备了氧化钛薄膜和金属铝涂层,从而形成Ti/TiO2/Al结构试样,然后进行500℃×4 h的真空扩散热处理,研究了TA2纯钛基体表面Ti、Al元素梯度过渡的复合抗氧化涂层的形成机制,以及涂层在700℃下的循环氧化性能。结果表明,Ti/TiO2/Al试样中的金属Al涂层在500℃的真空热处理过程中,不仅能够扩散至Ti基体内形成Ti-Al系列金属间化合物,而且能与TiO2中间层发生化学反应形成TiAl3+Ti Al+Al2O3复合涂层。TA2纯钛基体表面形成Ti-Al梯度抗氧化涂层后,在700℃大气环境中循环氧化50次后的氧化增重仅为无涂层试样的1/10。     

铸造Ti60氧化形貌的研究

为了研究铸造Ti60的高温氧化形貌,采用熔铸法制备了Ti60合金铸锭,并利用金相显微镜、电子天平、SEM研究了铸态Ti60的金相组织,在不同加热温度保温5 h的氧化增重和表面形貌.结果表明,铸态Ti60的金相组织为针状(α+β)+少量富钕颗粒;在700℃-1 100℃,随着加热温度的升高,铸造Ti60氧化加重,形成氧化钛膜;700℃-900℃,试样增重只有0.110%-0.609%;1 100℃氧化增重严重,达到9.137%;钛的氧化增重为吸氧.铸态Ti60试样表面形貌,700℃氧化钛膜很薄较致密;900℃试样表面有较多的白色颗粒和少量腐蚀坑,表面不致密;1 000℃形成片状和块状TiO2;1 100℃氧化层为厚大块状的TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜粗大变得疏松多孔,氧通过氧化膜扩散进基体.     

Ti50Al和Ti45Al8Nb合金高温初期氧化行为

利用SEM、XPS和AES研究了Ti50Al和Ti45Al8Nb(原子分数,%)合金在900 ℃空气中的初期氧化行为.结果表明:Nb的加入显著提高了合金的抗氧化性.氧化90 min后,Ti50Al合金表面为粗大的富TiO2颗粒,冷却过程中部分表层氧化膜脱落,脱落后内层为多孔、疏松的Ti和Al的混合氧化物(可能有氮化物);Ti45Al8Nb合金表面生成很薄的氧化膜,其外层为细小富Al2O3颗粒,Nb只存在于内层(富TiO2层)和混合层,在外层Al2O3内没有发现,Nb5 取代TiO2中的Ti4 ,降低氧空位浓度从而减慢氧的向内扩散,抑制TiO2的生成,同时促进了外层纯Al2O3层的形成,该层阻碍氧以及合金元素的进一步扩散.     

Ti60高温钛合金氧化行为研究

研究Ti60高温钛合金在600～750 ℃范围内的氧化行为.氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600～750 ℃范围内氧化0～100 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在1～2之间,氧化激活能为256 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律.在600 ℃氧化100 h及750 ℃氧化10 h,氧化产物为TiO2,经750 ℃、100 h长时间氧化后,表面有少量Al2O3生成,氧化物优先沿原始β晶界形核.氧除了会在试样表面形成氧化层外,还会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能.随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚.     

Ti—AI系金属间化合物的高温热腐蚀

研究了TiAI,Ti3AI-Nb及TiAI金属间化合物在900℃及950℃空气中当表面有（0．9Na,0.1K)2SO4盐膜存在时的高温热腐蚀行为。结果表明，Ti3AI,TiAI金属间化合物在900、950℃遭受严重的热腐蚀，合金表面均没有形成单一的AI2O3保护层，而是形成外层为富TiO2层，内层为TiO2、AI2O3或Nb2O5的混合氧化物,在氧化膜／合金基体界面形成一些硫化物。合金的腐蚀以电化学机制进行，硫化物的形成也促进了电化学反应的阳极过程。向Ti3AI中添加Nb可以显著地改善其热腐蚀性能，这归因于Nb促进富AI氧化物内层的形成，TiAI的耐蚀性能优于Ti3AI基合金。     

V-4Cr-4Ti合金的氧化特性及氧化物的形成

研究了V-4Cr-4Ti合金的氧化动力学，采用XRD分析了在不同温度下，合金表层氧化物的形成过程。结果表明；V-4Cr-4Ti合金在300℃～400℃范围内，氧化速率很慢，氧化增重随时间的增加基本保持不变，在500℃～600℃化速率显著加快，其中600℃时的氧化增重是500℃时的10倍。表层氧化产物在400℃后逐渐形成，主要产物是V2O5。     

Ti40合金在500~1000℃的恒温氧化行为

研究了Ti40合金在500~1000℃范围内的恒温氧化行为。氧化增重实验及XRD、SEM、EDS的分析结果表明,Ti40合金的氧化机制可以V的氧化物V2O5的熔点为分界,在700℃以下氧化时,氧化层平整且致密,表面主要由V2O5和TiO2组成,氧化的主要过程为混合氧化膜中的V2O5向外择优生长,氧化机制受V元素在V2O5中的扩散机制控制。在700℃以上氧化时,V2O5的熔化挥发,导致氧化层疏松多孔,氧化层主要由TiO2和SiO2构成,在氧化层和基体的界面处,存在V、Cr元素的富集层,此条件下,合金的氧化受V元素在β钛合金中的扩散机制控制。     

加热温度对纯钛氧化增重及表面形貌的影响

研究了纯钛在不同温度下保温5 h的氧化增重和表面形貌.结果表明,在300～1100℃,随着加热温度的升高,纯钛氧化加重,形成氧化钛膜;300～500℃,纯钛试样增重0.32%～0.34%;在700～900℃氧化增重增大,到达1100℃氧化增重严重,达到15%,增重的部分为吸氧所致.用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察试样表面形貌,300～500 ℃氧化钛膜很薄较致密;700℃试样表面有较多的蜂窝氧化膜,表面不致密;900℃形成片状和长条状TiO2;1100℃氧化层为厚大板片状和多棱柱状的TiO2.氧化过程为氧固溶和通过氧化钛膜扩散进钛基体.     

三维连续网络Ti2AlC/TiAl复合材料高温摩擦磨损行为研究

采用真空热压制备了三维连续网络Ti2AlC/TiAl复合材料,在明晰其高温氧化行为的基础上,利用摩擦磨损试验机对复合材料的高温氧化磨损行为及其机理进行了研究。结果表明,高温氧化条件下,复合材料表面在600℃以下生成Al2O3藓状氧化物,在800℃时生成TiO2聚集团以及TiO2和Al2O3的氧化物混合层;随着温度的升高,氧化膜的润滑作用使得摩擦系数降至0.3237,基材的软化与TiO2聚集团的突出生长使得磨损速率逐渐升至4.5×10-4mm3/(N.m),磨损机理由磨粒磨损转变为磨粒磨损与氧化磨损的混合磨损。     

Ti14合金半固态下的氧化行为研究

半固态氧化温度升高，氧化增重急剧增加。Ti14合金经半固态氧化后，氧化皮仅为TiO2，不存在任何形式的Cu的氧化物，这是Cu的氧化物挥发的结果。1050℃后，因为CuO的挥发，导致增重有降低的现象。Ti14合金半固态氧化后，氧化层分为3个层次，最外层为疏松的TiO2(在1100℃以上时已经基本脱落)；次外层为比较致密的TiO2和Al2O3，该层以Al2O3为主；再次层由较疏松的TiO2及Cu的氧化物组成，该层中以TiO2为主。Ti14合金半固态氧化后，因为低熔点相Ti2Cu的存在，熔化晶界成为氧向基体扩散的优先通道。半固态下钛合金不具有任何抵抗氧化的能力。     

Ti对高Al—Zn合金组织性能的影响

研究了Ｔｉ对高Ａｌ－Ｚｎ合金组织性能的影响，确认加Ｔｉ处理后高Ａｌ－Ｚｎ合金中异质晶核的存在，并分析测定了异质晶核的化学成分与晶体结构，在此基础上提出了Ｔｉ细化高Ａｌ－Ｚｎ合金α＇相的机理：异质晶核是立方体质点Ａｌ５Ｔｉ２Ｚｎ相，而不是一般所预料的Ａｌ３Ｔｉ片状基块状晶体。     

Nb表面合金化对Ti6A14V腐蚀行为的影响

采用失重法和电化学扫描法研究了等离子表面合金化技术在Ti6A14V（TC4）合金表面形成的Ti—Nb合金层及基体材料的腐蚀行为，分析了Nb的渗入对Ti6A14V耐蚀性的影响．失重法研究表明：在10％H2SO4和10％HCl溶液中Ti—Nb合金层较基体耐蚀性提高，在10％NaCl溶液中无明显变化；电化学腐蚀研究表明，在5％H2SO4、5％HCl、3．5％NaCl溶液中，Ti—Nb合金层耐蚀性较基体均有不同程度的提高．     

Nb表面合金化对Ti6Al4V腐蚀行为的影响

采用失重法和电化学扫描法研究了等离子表面合金化技术在Ti6Al4V（TC4）合金表面形成的Ti-Nb合金层及基体材料的腐蚀行为，分析了Nb的渗入对Ti 6Al4V耐蚀性的影响.失重法研究表明：在10%H2SO4和10%HCl溶液中Ti-Nb合金层较基体耐蚀性提高，在10%NaCl溶液中无明显变化；电化学腐蚀研究表明,在5%H2SO4、5%HCl、3.5%NaCl溶液中,Ti-Nb合金层耐蚀性较基体均有不同程度的提高.     

INFLUENCES OF MICRO ALLOY AND HEAT TREATMENT PROCEDURE ON THE HARDENING OF DJ108TI ALLOY

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭａｎｙｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｈｏｗｔｏｇｅｔｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｂｉｎａｒｙａｌｌｏｙｓ,ｓｕｃｈａｓＡｌＳｉ,ＡｌＴｉａｎｄＡｌＭｎｅｃｔ．ｉｎａｌｕｍｉｎｕｍｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ〔１,２〕．Ｇ．Ｑ．ＹａｎｇａｎｄＸ．Ｑ．Ｇｕｅｔｃ．ｐｒｏｄｕｃｅｄＡｌＳｉ（２０５％）Ｔｉ（０２５％）Ｆｅ（０３０％）ｍｕｌｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｌｌｏｙｔｈｒｏｕｇｈｄｉｒｅｃｔｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｉｎｇｂａｕｘｉｔｅｉｎ…     

氮化物涂层对钛合金抗循环氧化性能的影响

用多弧离子镀技术在Ti6Al4V钛合金表面沉积Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层和Ti_0.6Al_0.3Si_0.1N涂层,研究其在550℃~750℃下的抗循环氧化性能。结果表明,TiAlSiN涂层以及Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层在550℃和650℃氧化后表面形成薄而连续的保护性富铝氧化膜,显著提高了Ti6Al4V的抗氧化性能。在750℃下,TiAlSiN涂层涂敷的Ti6Al4V依然保持着优异的抗循环氧化性能,而Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层却不能为钛合金提供有效的防护。     

铌钛处理对汽车外板用烘烤硬化钢磷化特性的影响

在实验室模拟对比了经不同冶金工艺(加Nb及加Nb+Ti)处理的两种BH钢的磷化效果。利用扫描电镜SEM及电子探针EPMA分析发现,加Nb+Ti处理的BH钢磷化膜相对均匀稳定。结合GDS表面元素分析结果认为,相对低Mn成分及低温退火处理是获得高品质磷化膜的关键冶金影响因素。     

Ti(C,N)基金属陶瓷中η相的组织研究

研究了Ti（C，N）基金属陶瓷中η相的组织形态和成份．结果指出，η相中存在微裂纹，对金属陶瓷的力学性能有害，η相中可用分子式（Ni，W，Mo）3（Ti，W，Mo）来表示．     

不锈钢在氯化物介质中的空泡腐蚀行为及机理

利用空泡腐蚀试验仪，采用失重法、SEM及电化学方法，研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢在氯化物介质中的空蚀行为及机理．结果表明：随着NaCl盐浓度的增大，空蚀速度增大；随着温度增加，空蚀速度先增大后减小，说明氯化物介质的腐蚀性对材料空蚀行为影响显著．极化曲线的测定表明，在不锈钢空泡腐蚀过程中，电极受阴阳极反应过程的混合控制．通过外加阴极电流，可以使材料空蚀速度显著降低，这表明在氯化物介质中，腐蚀电化学因素对材料的空蚀过程起重要作用．     

TiN及WC加入量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

本文研究了TiN及WC加入量对金属陶瓷组织和性能的影响．结果表明，随TiN加入量的增加，组织细化，WC形成TiC－WC固溶体的临界加入量约为15％，超过15％时将使部分WC以针状或针片状形式存在，使硬度降低．