激光切割镍基合金的工艺研究

镍基合金是一种重要的航天航空材料，所以研究激光切割镍基合金的工艺参数对航天航空制造业有重要的价值。首先，采用正交试验法进行激光切割镍基合金，评估不同工艺参数的切割质量，直观分析优化工艺参数，得出优化值为80.175。然后，采用反馈式神经网络对切割质量进行训练拟合，预测17、18号样本的切割质量，误差百分比分别为3.14%、2.20%。最后，以此预测模型为基础，进行遗传算法的极值寻优，通过概率为0.4的交叉操作和概率为0.2的变异操作寻找种群范围内最优适应度值及对应变量值，此迭代进化过程为100次，得出的理论评分为89.076,验证试验得出的实际评分为89.150,误差仅为0.074。相比正交法直观分析优化，该方法只做少量试验样本，就可以快速找到最优工艺参数。     

α钛富氧层增厚动力学模型

为了实现在工业化生产中对α钛富氧层厚度预测和控制,通过实验研究α钛富氧层在高温空气环境中的形成及增厚过程,讨论热处理温度和时间的影响作用,建立高温(750~850℃)空气环境下关于温度、时间的富氧层增厚动力学模型。结果表明:当恒温热处理温度为750~850℃时,α钛富氧层厚度x与保温时间t0.5呈正比例关系,且升高热处理温度可显著提高富氧层增厚速度。在此温度范围内,氧原子的扩散激活能约为203473 J/mol,计算曲线与实验数据吻合性较好。结合文献中已有的扩散系数方程和实验测得的富氧层厚度数据,推导得到5个富氧层增厚动力学方程,其中3个方程的计算曲线与实验数据吻合性较好,可为实际生产中预估富氧层厚度提供理论支持。     

退火温度对HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,研究了不同退火温度对复合材料显微组织和力学性能(抗压强度、屈服强度、屈强比、压缩弹性模量)的影响。结果表明,烧结态复合材料主要由β-Ti相、少量初生α-Ti相及HA相组成;随着退火温度的升高,复合材料基体中β-Ti相含量增多且晶粒逐渐长大,针状次生α-Ti相在晶界处和晶内不断析出,HA相结构和含量变化不大;与烧结态相比,不同退火温度处理后的复合材料强度和弹性模量先略微上升后下降,而塑韧性呈不断提高趋势;复合材料在850 ℃退火处理后,抗压强度、屈服强度、屈强比和压缩弹性模量值分别为1507 MPa、1270 MPa、0.84和42 GPa,塑韧性得到明显改善,作为生物医用植入材料具有潜在的应用前景。     

钴基合金显微硬度测量压痕尺寸效应分析

采用Hanemann法和PMT-3硬度计探讨了不同热处理的钴基合金维氏显微硬度荷载的依赖性,利用Meyer定律、Hays-Kendall模型和Bull的弹塑性变形模型对试验数据进行了分析。结果表明,对于同一试样,在外加荷载下,利用Hanemann法测得的显微硬度有所下降,而PMT-3硬度测试表现出相反的现象。Meyer硬度指数n随所谓标准硬度常量A线性减小;在试验误差允许范围内,利用其它模型测得的与荷载无关的显微硬度是恒定的;引起硬度荷载依赖性的物理量与表示硬度荷载无关的常量成反比;引起硬度荷载依赖性的物理量与Meyer硬度指数n有关。     

碳化硅复合材料与碳钢钎焊接头的抗剪强度及微观结构

采用磁控溅射镀膜技术对碳/碳化硅复合材料(C/SiC)表面进行镀Ti金属化，以AgCu₂₈为钎料，无氧铜为中间层与碳钢进行钎焊连接. 研究无氧铜中间层、Ti膜厚度和钎焊温度对接头组织形貌和力学性能的影响. 结果表明，采用无氧铜中间层可有效降低接头的残余应力，提高接头强度，并阻挡C/SiC复合材料中的Si元素在钎焊过程中扩散至碳钢侧，防止了碳钢界面FeSi_x恶性反应层的形成. 在试验范围内，钛膜厚度和钎焊温度与接头抗剪强度之间均存在峰值关系. 860 ℃，3 μm Ti膜接头平均抗剪强度最高，达到25.5 MPa. 由剪切试样碳钢侧断口，可观察到大量平行断口方向的碳纤维和碳纤维脱粘坑. 断裂发生在C/SiC复合材料内部距界面约300 μm处. C/SiC界面反应产物以Ti₅Si₃为主，含少量TiC. 钎缝中有TiCuSi相生成.     

应用M-MIVM预测含钛渣系组元活度

 在钢铁冶炼过程中,随着护炉钛材料和含钛铁矿石的应用,大量的含钛炉渣被生产出来。由于缺少多元含钛渣系的热力学数据,限制了钛资源综合利用技术的深入发展。因此,应用改进的分子相互作用体积模型(M-MIVM(FII)),预测了基础渣系Al₂O₃-CaO-SiO₂、FeO-MnO-SiO₂和含钛渣系FeO-MnO-TiO₂、FeO-SiO₂-TiO₂、MnO-SiO₂-TiO₂、Al₂O₃-CaO-FeO-TiO₂中各组元活度,并与试验值比较。结果表明,M-MIVM(FII)的预测值与试验值符合较好,6个体系总的平均相对误差为11%,该精度处于Turkdogan提出的30%以内的试验误差范围; M-MIVM(FII)在参数拟合与活度预测能力方面均优于MIVM,该模型对多元含钛熔渣体系组元活度具有更好的预测效果。在此基础上,应用M-MIVM(FII)预测Al₂O₃-CaO-SiO₂-TiO₂熔体中TiO₂活度,并分析其影响因素。结果表明,TiO₂活度预测值与试验值吻合良好,且随炉渣碱度、Al₂O₃含量的增加而降低,该规律与试验规律相一致。M-MIVM(FII)仅通过拟合子二元系活度或者直接由无限稀活度系数就能够预测多元熔体的热力学性质。     

由低浓度钛液制备偏钛酸的水解工艺研究

钛是一种重要的战略资源,在废弃脱硝催化剂中钛含量远远高于我们常用的钛精矿。近年来,各种从废弃催化剂中回收钛新技术的发展,使得人们对钛回收过程水解工艺的研究更加重视。本文以废弃催化剂经过高温钠化焙烧后硫酸酸解得到的低浓度钛液为原料,采用常压自生晶种热水稀释水解工艺制备偏钛酸,通过对自生晶种常压水解工艺中影响钛液水解产品平均粒径的五个关键因素:钛液F值、水解温度、钛液初始浓度、熟化时间、搅拌速度进行正交设计,然后比较各因素的极差,最终得到影响水解产品偏钛酸粒径各因素主次关系如下:水解温度>钛液初始浓度>钛液F值>熟化时间>搅拌速度。然后采用单因素控制变量法,研究了水解温度、钛液初始浓度、钛液F值、熟化时间、搅拌速度对影响钛水解产品偏钛酸粒径的较佳条件。结果表明:在水解温度95℃,钛液初始浓度200 g/L,钛液F值为1.8,熟化时间在50 min,搅拌速度300 r/min时,得到的偏钛酸平均粒径更接近2 μm。     

选钛尾矿制备搪瓷涂层及腐蚀电化学行为研究

以攀枝花选钛尾矿为原料制备出搪瓷涂层,采用动电位极化曲线(Tafel)和交流阻抗谱(EIS)研究了搪瓷涂层在30%HCl溶液中的腐蚀电化学行为。研究结果表明,随着选钛尾矿加入量的增加,制备出的搪瓷涂层结构中气泡率随之增加,生成的氧化铁—铁相枝晶结构增大,相互嵌入,岛和锚状结构明显。搪瓷涂层在30%HCl溶液中的极化曲线E_(corr)随着尾矿加入量的增加而逐渐降低,腐蚀速度加快,耐酸性能降低。交流阻抗谱Nyquisy图高频区表现出较大半径的容抗弧,低频区出现弥散效应,低频区相角θ趋于5°,log|Z|～logf近似一条水平直线,涂层表现为高阻抗的纯电阻。因此,选钛尾矿制备搪瓷涂层的最佳加入量为8%～10%。