超细晶工业纯钛在3.5%NaCl溶液中的高周疲劳

采用Instron-8801型电液伺服疲劳实验机对复合细化工艺制备的超细晶工业纯钛进行高周腐蚀疲劳实验,实验条件为水浴恒温(17.9±0.5)℃,3.5%NaCl(pH=8.1±0.2),加载频率(f)=25 Hz、应力比(R)=-1。利用得到的实验数据拟合实验加载应力幅(σ_a)与疲劳断裂循环周次(N_f)间的关系,绘制应力-寿命曲线(S-N曲线)。研究材料的腐蚀疲劳性能,并对腐蚀疲劳宏观断口形貌进行观察分析。结果表明：在3.5%NaCl溶液中,超细晶工业纯钛的腐蚀疲劳极限值(σ_-1)为403.1 MPa(44.35%)。与常规疲劳相似,随着加载应力的增加,材料的疲劳断裂循环周次急剧减小,并与常规超细晶工业纯钛和粗晶工业纯钛相比较,发现细晶强化极大地提高了材料的疲劳极限。腐蚀疲劳裂纹源萌生于材料表面,可以直观地观察到材料腐蚀疲劳裂纹的萌生、扩展、断裂典型区域的特征。断口表面较为平整光滑,观察发现有大量的疲劳辉纹和少量的二次裂纹。材料具有较强的疲劳裂纹扩展抵抗能力,耐腐蚀疲劳性能优良。     

ECAP对SLM纯钛组织及其耐腐蚀性能的影响

为了提高纯钛在林格氏模拟体液和模拟口腔唾液环境中的耐腐蚀性能,采用等通道转角挤压（ECAP）技术对激光选区熔化（SLM）技术制备的商业纯钛进行改性处理。通过透射电子显微镜和电子背向散射衍射技术对SLM纯钛和SLM+ECAP纯钛进行组织检测,并在三电极体系下进行耐腐蚀性能的测试。结果表明：SLM+ECAP纯钛比SLM纯钛试样的晶粒尺寸小,晶界多,位错密度增大,极图的择优取向不太明显,但极密度有所增加。在林格氏模拟体液和模拟口腔唾液环境中,SLM+ECAP纯钛比SLM纯钛的自腐蚀电流密度小,极化电阻大,阻抗半径大。采用ZSimpWin软件对交流阻抗谱进行等效电路拟合,拟合结果和实验测量数据较为吻合。SLM+ECAP纯钛的耐腐蚀性能比SLM纯钛好。     

复合形变超细晶纯钛的动态再结晶模型

采用室温等径弯曲通道变形(ECAP)+旋锻复合加工工艺制备超细晶纯钛,用GLEEBLE 3800热模拟试验机对其进行热压缩实验。研究了复合形变超细晶纯钛在温度为200、300、350、400和450℃,应变速率为0.01、0.1和1 s^-1条件下的变形行为。结果表明：实验中真应力-应变曲线的动态再结晶特征显著,出现了明显的单峰值应力。根据复合形变超细晶纯钛的峰值应力值建立的Arrhenius本构方程能预测峰值应力,平均相对误差仅为4.44%;大塑性变形试样在热压缩前进行的保温处理,增大了发生动态再结晶的临界应变值,其材料常数为0.8329;材料变形中的动态再结晶行为发生在应变大于0.1而小于0.4的阶段,应变大于0.4时发生二次硬化。     

复合细化超细晶纯锆动态再结晶模型研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对晶粒尺寸为200~250nm的复合细化超细晶纯锆在变形温度为300~450℃,应变速率为0.001~0.05 s^-1的范围内进行单向热压缩实验。结果表明:热加工参数对超细晶纯锆流动应力影响很大。通过实验数据以及显微组织分析可知,在较高的变形温度和较低的应变速率下更容易发生动态再结晶;构建了超细晶纯锆的临界应变模型,得出其温度补偿应变速率因子Z与εc(临界应变),σc(临界应力),εp(峰值应变)和σp(峰值应力)间的关系;建立了超细晶纯锆动态再结晶体积分数模型,可以看出其动态再结晶发生的阶段为应变0.1~0.45。