打印参数对电子束增材制造Ti-Ni合金性能的影响

利用SEM、XRD、DSC、TEM和等轴压缩等实验手段,研究和分析了打印参数焦距补偿(FO)和速度函数(SF)对电子束增材制造(EBM)制备的Ti-Ni合金显微组织、相组成、相变行为以及压缩性能的影响。结果表明:EBM打印参数FO和SF在一定范围内调节时均可制备出相对密度较高(97%以上)的Ti-Ni合金样品。由于EBM电子束的功率大,在预合金粉末快速受热熔化过程中,Ni元素的挥发效应大于富Ti相Ti2Ni析出效应对相变温度的影响,使得制备Ti-Ni块体的相变温度大于相应的预合金粉末,而打印参数FO和SF对制备样品的相变温度、相组成以及显微硬度的影响较小。EBM制备过程中在样品内部引入不同种类的缺陷类型,使得TiNi合金样品在相对密度接近的情况下压缩性能表现出极大的差异,其中贯穿型裂纹缺陷对压缩性能的影响最大,使Ti-Ni合金的强度和塑性大幅度降低。     

热处理对选区激光熔化Ti55531合金多孔材料力学性能的影响

通过XRD、OM、SEM和压缩实验等方法,研究了热处理对选区激光熔化制备Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti55531)合金多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,在750～900℃之间进行固溶处理随后于500～600℃之间进行时效处理,Ti55531合金多孔材料的孔梁组织由α相和β相组成。随着固溶温度升高,孔梁中初生α相含量减少,次生α相含量增加,孔梁母材抗压强度升高但塑性降低,造成其韧性变差。随着时效温度的升高,孔梁中初生α相形状、尺寸和含量无明显变化,次生α相的含量减少而尺寸增加,孔梁母材抗压强度降低,塑性增加,使其韧性提高。Ti55531合金多孔材料抗压强度与其孔梁母材韧性密切相关,通过热处理调节孔梁母材强度和塑性匹配,提高其韧性,能够有效改善多孔材料的压缩强度。     

Al-Fe二元合金共晶组织的数值模拟

在考虑温度梯度对共晶生长的影响并假设固液界面为曲面的基础上,建立了与时间相关的层片共晶生长的自调整模型,采用有限差分法进行了数值求解。对含2％Fe的共晶Al—Al3Fe组织的平均层片间距进行了数值模拟,计算出了固液界面前沿的浓度场分布。采用定向凝固试验验证了模拟结果的正确性。     

Ti-Nb-Ta-Zr合金组织研究

本文研究了时效处理对两种医用Ti-Nb-Ta-Zr合金组织的影响研究表明,在300-600℃之间对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金进行时效处理,α和ω相从β基体中析出Ti-39Nb-13Ta-4.6Zr合金比Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金稳定,对其进行短期时效处理,未见α相和ω相析出.长期时效处理(12 d)后,才有可见α相出现.     

α"马氏体相对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金杨氏模量和力学性能的影响

研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(质量分数,%)医用钛合金中α"马氏体相的形成及其对杨氏模量和力学性能的影响.对于β单相区固溶处理(1023,1123和1223 K分别热处理1.8,3.6,14.4和28.8 ks)并在冰水中淬火样品,X射线衍射和内耗测量表明α"马氏体相的体积含量随固溶温度和固溶时间变化.这主要归因于晶粒尺寸对β相的稳定性和马氏体起始转变温度(Ms)的影响当晶粒小于临界尺寸(约40 μm)时,由于马氏体起始转变温度较低,导致相转变被抑制;当晶粒大于临界尺寸时,α"马氏体相的体积含量随晶粒尺寸的增加而迅速增加;随着晶粒进一步长大,α"马氏体相的体积含量反而减少.实验结果还表明相对于β相,α"马氏体相具有高塑性、低强度、低硬度和相近的杨氏模量.     

基于微观定向骨架结构Cu-W复合电触头材料的静熔焊性能

设计了四边形、六边形和菱形十二面体微观定向骨架结构的Cu-W复合材料,研究其静熔焊性能并与无序骨架结构的Cu-W复合材料对比。根据流体力学理论,用有限元法分析不同时刻几种微观结构复合材料的温度和传导热通量并计算了导热系数。结果表明,具有微观定向骨架结构的Cu-W复合材料其接触电阻更低和更稳定,其中菱形十二面体骨架结构复合材料的接触电阻最小且更易形成导热链,更大程度地降低了区域热阻。根据马兰戈尼效应比较了不同微观结构复合材料的熔池形态,发现Cu、W两相材料规则的排列分布使其静熔焊侵蚀的范围明显减小,菱形十二面体骨架复合材料的侵蚀程度最低。     

退火处理对梯度多孔Ti-6Al-4V合金组织和力学性能的影响

利用电子束逐层熔化(Additive manufacture-electron beam melting, AM-EBM)快速成型技术制备了孔隙率分层状梯度分布的Ti-6Al-4V合金,研究了退火处理对梯度多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,该梯度多孔材料孔壁组织为α’片层组织,片层之间有极少量的β相;其有效抗压强度、弹性模量为各均匀组分强度与模量的权重平均值。梯度多孔材料各层界面处容易产生应力不均,使其强度降低。在950_oC退火处理1h后,α相片层明显粗化,孔梁塑性提高,但有效弹性模量和抗压强度略有降低,优化了层状多孔材料的力学性质。     

新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用极化曲线分析、电化学阻抗谱（EIS）测试和浸泡实验的方法,并结合XPS,XRD和SEM等分析手段对新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在37℃的Hanks人工模拟体液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与纯Ti和Ti-6Al-4V合金进行了比较.结果表明:在37℃的Hanks溶液中,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的腐蚀电流密度与纯Ti相等,并且钝化性能优于纯Ti和Ti-6Al-4V,这与其钝化膜中存在大量的Nb₂O₅密切相关;EIS结果显示,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面形成内层致密而外层疏松的双层钝化膜结构,致密层特性对材料的耐蚀性能起到决定性作用;随着浸泡时间的延长,致密内层的电阻大幅度提高,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的耐蚀性能增强,同时疏松外层中的微缺陷发展成为宏观裂纹,造成疏松外层整体脱落.     

时效处理对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金Young''''s模量和力学性能的影响

研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金时效处理对Young's模量和力学性能的影响.实验结果表明在采用的热处理区间,合金的Young's模量具有组织敏感性.对于具有(α+β)、(α+β+ω)和(β+ω)组织的合金,Young's模量的增加总是伴随着强度和硬度的提高以及塑性的降低.对于具有(β+ω)组织的合金,由于其强度低、模量高和塑性差而不适合作为生物材料.对于具有(α+β)组织的合金,各相体积含量是影响模量和力学性能的主要因素.     

共晶凝固理论的研究与发展状况

根据共晶凝固问题的复杂性,重点从共晶层片间距的选择机制和形态转变这一核心问题人手,分析了共晶凝固理论的建立和发展过程,较系统地总结了迄今为止关于共晶凝固理论的国内外研究动态和最新进展,并在此基础上,提出了今后的研究方向．共晶凝固理论的研究与发展状况@李述军@李荣德@于海朋