激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点，在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而，钛合金硬度低、耐磨性差，严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势，被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近，常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相，以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面，论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征，同时阐述了碳化钛强化机制，讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

Ti-Mn-Si三元系相图富Ti端800及1100℃等温截面的测定

采用合金法,利用电子探针显微分析(EPMA)及X射线衍射法(XRD),试验测定了Ti-Mn-Si三元系合金相图富Ti端800及1 100℃等温截面中的相关系。结合试验数据和已知子二元系相图,发现Ti-Mn-Si三元系富Ti端800℃时存在3个三相区:BCC(Ti)+HCP(Ti)+SiTi_3、BCC(Ti)+Si_3Ti_5+SiTi_3、BCC(Ti)+Si_3Ti_5+X(X为三元新相); 4个两相区:BCC(Ti)+Si_3Ti_5、BCC(Ti)+SiTi_3、HCP(Ti)+SiTi_3、HCP(Ti)+BCC(Ti);2个单相区:BCC(Ti)、HCP(Ti)。富Ti端1 100℃时存在2个三相区:BCC(Ti)+Si_3Ti_5+SiTi_3、BCC(Ti)+Si_3Ti_5+X; 2个两相区:BCC(Ti)+Si_3Ti_5、BCC(Ti)+SiTi_3; 1个单相区BCC(Ti)。     

超细晶工业纯钛的变形、应变速率敏感性和激活体积

在温度为250~450 ℃、应变速率为1×10-4-1 s-1的条件下，对超细晶工业纯钛进行变速率压缩实验，计算超细晶工业纯钛的应变速率敏感性因子和激活体积，并研究超细晶工业纯钛的变形行为。研究结果表明：超细晶工业纯钛在稳态变形阶段存在流变软化效应，这是受变形过程中大角度晶界和位错活动所控制的。超细晶工业纯钛的应变速率敏感性因子和激活体积在数值上都相对较低，应变速率敏感性随着变形温度的升高而增加，但激活体积独立于变形温度。应变速率敏感性和激活体积的数值表明晶粒内部位错之间的交互作用几乎不发生，而位错与晶界之间的交互作用显著影响超细晶工业纯钛的塑性变形。     

非对称因素对热轧纯钛中厚板出口楔形的影响

针对纯钛中厚板热轧过程中可能出现的轧件断面楔形问题,结合四辊轧机设备和工艺的非对称特点,基于影响函数法建立双悬臂梁辊系弹性变形模型,研究对中误差、机架刚度差、坯料楔形、横向温差等非对称因素对轧件断面楔形的影响。结果表明对中误差、机架刚度差、横向温差对出口楔形的影响随着板宽和压下量的增大而增大,入口楔形对出口楔形的影响随着板宽增大和压下量的减小而增大。     

微量钛对离子渗氮渗层特性及性能的影响

为调控离子渗氮渗层特性,获得少脆性化合物层、厚韧性扩散层的渗氮层,提高离子渗氮渗层抗冲击性和重载下的耐磨性,对 42CrMo 钢进行了添加微量钛的创新离子渗氮处理。 利用光学显微镜、SEM、XRD 和显微硬度计对渗层的截面显微组织、表面形貌和成分、物相和截面硬度进行了测试和分析。 结果表明:添加微量钛离子渗氮可显著改善渗层特性,获得少化合物层的高硬高韧渗氮层,同时显著提高离子渗氮效率。 在 540 ℃ ×4 h 工艺条件下,添加微量钛可使离子渗氮有效硬化层厚度显著增加,由常规离子渗氮的 225 μm 增加到 380 μm,即渗氮效率提高近 70%;有效硬化层厚度提高的情况下,化合物层厚度反而减薄,由常规离子渗氮的 19 μm 降低到 10 μm,即化合物层厚度降低了约 50%;渗层中化合物层与有效硬化层之比值由常规离子渗氮的 8. 5%降低到 2. 6%。 同时添加微量钛离子渗氮渗层中形成了高硬度强化相 TiN,使渗层表面硬度由 703 HV0. 05 提高至 895 HV0. 05 。 添加微量钛离子渗氮获得了薄化合物层、高硬高韧、厚有效硬化层的优良渗氮层特性,该渗层特性对改善离子渗氮零部件抗冲击性和重载下的耐磨性具有重要研究和应用价值。     

膜级钛系聚酯与锑系聚酯的成膜性能比较

利用流延膜挤出机、拉膜机分别对锑(Sb)系聚酯和钛(Ti)系聚酯进行挤出、拉伸成膜,考察了两种聚酯的成膜性能,对两种聚酯在加工过程中的热稳定性以及薄膜的热性能、力学性能、光学性能、取向结构进行了表征。结果表明:在挤出、拉伸过程中,Ti系聚酯的黏度降高于Sb系聚酯,Ti系聚酯切片的结晶度明显小于Sb系聚酯,但Ti系聚酯薄膜的结晶度与Sb系聚酯薄膜相当;在相同的成膜工艺下,Ti系聚酯薄膜的弹性模量、光学性能与Sb系聚酯薄膜相当,拉伸强度高于Sb系聚酯薄膜,断裂伸长率低于Sb系聚酯薄膜,双折射率大于Sb系聚酯薄膜。     

铝热还原制备高钛铁脱氧性能的研究

炉外铝热反应制备的高钛铁合金由于Al、O含量高，不能直接用于钢水精炼过程。本文研究了高铝高钛铁在钢液精炼过程中的热力学，以及高钛铁中铝和铁含量对钢液精炼过程的影响。结果表明：采用Ti和Al作为复合脱氧剂，在1873K当钢水中的aTi/aAl大于8时，脱氧产物为Ti2O3；但事实上，只有当液态钢中的aTi/aAl值高于10时，Ti2O3才会作为脱氧产物沉淀。采用高铝高钛铁作为脱氧剂，钢水中铝和钛的含量可以满足相关钢的成分要求。随着高钛铁含量的增加，精炼后的铸钢中夹杂物由硅酸盐转变为Ti-Al-Mn复合夹杂物；同时，在这些夹杂物周围形成径向针状铁素体，细化了钢的微观结构。实际系统中的aTi/aAl值为17.78（> 8），与理论结果一致。当钢液中的氧含量高时，控制钢水中aTi/aAl的值是至关重要的。     

基于GDOES分析的磁控溅射制备钛膜工艺优化

采用辉光放电发射光谱(GDOES)测试分析方法研究了磁控溅射功率、工作气压、基片温度等工艺参数对钛膜厚度、密度、扩散层的影响。结果表明,在0.2 Pa工作气压条件下,在100～300 W范围内溅射功率与沉积速率呈近似线性关系;在溅射功率200 W条件下,工作气压在0.2～0.7 Pa范围内的沉积速率较为稳定,约为16 nm/min,而增大工作气压将显著降低钛膜密度,工作气压0.2 Pa对应的钛膜密度达到4.47 g/cm~3,而0.7 Pa对应的钛膜密度仅为3.26 g/cm~3;基片温度显著影响了钛膜与钼基片之间的扩散层厚度,在溅射功率200 W、工作气压0.2 Pa条件下镀膜300 min,基片温度100℃下的扩散层厚度为487 nm,250℃下则达到814 nm。     

铁矿石冶金性能对高炉生产的影响

铁矿石的冶金性能是影响高炉顺利生产的重要因素,尤其对高炉透气性和燃料比影响最大。对铁矿石的低温还原粉化、爆裂性能、中温还原性和高温软化熔滴性能等冶金性能对高炉透气性和燃料比的影响进行了研究,结果表明高炉透气性随着铁矿石低温还原粉化指标RDI+3. 15的增高和爆裂性能及高温软化熔滴性能的降低而增加,另外高炉燃料比会随着中温还原性能的提高而降低。     

烧结工艺对多孔Ti-5Cu合金微观结构和力学性能的影响

以40%球形硬脂酸为占位剂,应用粉末冶金法制备出具有各向异性多孔结构的多孔Ti-5Cu合金,并研究了烧结工艺对多孔Ti-5Cu合金微观结构和力学性能的影响。结果表明烧结温度和保温时间对制备出的多孔Ti-5Cu合金的相组成没有明显影响,但对其微观结构和力学性能有较大影响。在900℃保温2 h制备出孔结构和力学性能较佳的多孔Ti-5Cu合金,其孔隙率为68.25%,抗压强度为89.00 MPa,弹性模量为3.79 GPa,与人体骨的力学性能相近,有潜力用作骨修复材料。