激光气体氮化Ti和Ti-6Al-4V合金的空蚀行为

液体中气泡的剧烈塌缩在材料表面导致空蚀。由于空蚀导致的损伤经常发生在不同装备部件上,如:泵、水力涡轮、叶轮及医药工业中用的高速搅拌器。金属材料的空蚀抗力受其表面性能影响较大,表面工程是提高金属材料空蚀性能的有效手段。由于钛及其合金具有优良的比强度、抗腐蚀能力     

Ti6Al4V合金热浸镀铝的空蚀行为研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备Ti Al3涂层,并在550℃真空保温5 h。对热浸镀后材料与Ti6Al4V合金进行了空蚀试验对比。通过X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度测量等手段研究了涂层的组织形态和耐空蚀性能。结果表明:热浸镀铝比Ti6Al4V合金空蚀累积质量损失低,具有更好的抗空蚀性能,这与Ti6Al4V合金表面形成的Al3Ti的强化作用有关。热浸镀铝和Ti6Al4V合金空蚀20 h后横截面显微硬度都降低,发生了加工软化现象,使得材料表面逐渐脱落。     

氮离子注入Ti-6AI-4V合金的力学性能

德国俄斯伯格(Augsburg)大学物理研究所的研究人员利用俄歇电子光谱法、卢瑟福反向散射光谱测定法、扫描电子显微镜,能量散射X射线分析、激光扫描聚焦显微镜等各种分析技术,研究了用高能量氮离子和通量为10~(16)离子/cm~2、10~(18)离子/cm~2的离子注入Ti-6Al-4V合金的表面形态,化学成分、离子注入层深度和力学性能,RauschenbachB.研究者对25mm×25mm×1mm Ti-6Al-     

离子氮化对Ti和Ti-6Al-4V合金氮化层和基体组织结构的影响

本文应用X射线衍射、金相和电子探针等方法研究了Ti和Ti-6Al-4V合金在750—920℃温度范围离子氮化后的氮化层和基体组织结构。在Ti-6Al-4V合金的氮化层中,形成一层富Al并固溶氮的α′-Ti(Al,N)相,它介于氮化层和基体之间,成为一个阻挡层,阻止氮向基体扩散,改变了Ti-6Al-4V合金离子氮化的行为。此外还发现,经离子氮化后,两种材料基体的择尤取向均发生显著变化。在板面法线方向的倒极图上,择尤取向(0001)变为(01(?)0)和(21(?)1),且试样中心比表面的取向更为集中,这可能是离子氮化工艺促成的现象。     

电子束焊接Ti-6AI-4V接头断裂行为机制

研究了电子束焊接Ti-6Al-4V接头组织结构形态对断裂行为机制的影响.焊缝组织为大量柱状晶和等轴晶以及少量的板条马氏体,粗大的针状α+β相和马氏体α'相呈现出多向短针状,焊缝晶粒尺寸为200～350 μm,焊缝区的显微硬度值达到536 HV,焊缝晶粒粗大严重增加了组织的脆性,使其断裂易发生在焊缝区域.焊缝内部的部分微气孔充当着裂纹的起始源,同时由于气孔分布的不均匀性使其断裂裂纹的扩展路径为非直线分支型.由于α/β两相的线膨胀系数的差异,焊缝中存在的两相交错结构,亦使其断裂发生在α/β界面附近处.层错结构的存在造成强烈的位错塞积产生微孔,成为新的裂纹开裂源.     

超声波对Ti-6AI-4V合金电火花加工特性的影响

钛合金是比强度高、耐蚀性、耐热性具佳的轻金属材料。在航空、汽车、深海潜水艇、生物体用材等方面有广泛应用。 然而,钛合金的导热率仅为铜的六十分之一,切削加工时易产生热量集中,导致工具磨损加剧,是典型的难切削加工材。 电火花加工时,工具电极与被加工物体不接触,故对材料的机械性能几乎没有影响。可作为难切削加工材料钛合金的加工     

Ti—6Al—4V合金激光氮化前的预热研究

为了得到薄厚均匀并且无裂纹的氮化表面，人们对激光氮化条件进行了大量研究。虽然通过对基材预热和淡化氮气气氛，可以避免裂纹产生，但由于难以精确确定预热温度且不能保证得到均匀的熔深，因而对工件较大面积改性时不适用。通过考察裂纹产生的趋势、熔深、激光道能量与试样温度变化之间的关系，探索出了在纯Ar气氛下用精确的激光道数对试样进行预热，然后氮化的工艺方法，可获得厚度均匀且无裂纹的氮化层。l实验部分基材为Ti－6A14V合金。用带有旋转装置的5kw连续CO。激光器进行激光氯化工艺研究。激光能量为2kw，光束半径为1mm，旋转…     

表面纹理和表面膜对Ti6Al4V合金空蚀特性的影响

为研究表面纹理和表面膜对材料抗空蚀特性的影响,采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工,在纹理加工试样上采用自组装技术制备自组装分子膜。采用接触角测量表征试样的表面特性,通过对试样的抗空蚀特性进行测试和对试样空蚀前后的表面形貌进行观测,分析试样的空蚀发生机制。结果表明,Ti6Al4V试样上激光加工表面纹理可显著提高其抗空蚀能力,纹理加工试样上制备自组装分子膜,由于具有疏水特性可以进一步改善试样的抗空蚀能力;网格纹理试样的抗空蚀能力由于表面硬度高、硬度梯度大及突起高硬度点分布均匀而强于直线纹理试样;沉积薄膜纹理试样的抗空蚀能力随着间距的增大而增大,未沉积薄膜试样的抗空蚀能力随着间距的增大而减小。     

Ti-6Al-4V合金表面渗层制备及空蚀性能研究

目的利用化学热处理对钛合金表面进行扩渗处理,制备硬质表面渗层,以提高钛合金抗空蚀能力。方法采用氮气气氛下渗铝工艺对Ti-6Al-4V合金退火试样进行表面处理,获得硬质表面渗层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪和显微硬度计表征分析表面渗层的物相组成、微观结构、元素分布及力学性能。利用超声波振动空蚀试验机,按照ASTM G32标准,测试表面渗层在去离子水中的空蚀性能,并结合空蚀后表面形貌和元素分布,研究分析其空蚀机理。结果扩渗处理在Ti-6Al-4V合金表面生成了具有较高显微硬度的表面渗层,其由最外面的化合物层和内部的扩散层构成。在1023 K温度下处理1 h的试样,其表面渗层均匀、致密、无微裂纹,在去离子水中空蚀12 h的累积质量损失最小,为未处理试样的18%,抗空蚀性能最好。随着处理时间的延长和处理温度的升高,渗层表面变得不平整,且表面凸出的硬质陶瓷颗粒物增多。硬质陶瓷颗粒物虽显著增加试样的显微硬度,但易诱发空泡生成,使抗空蚀性能变差。结论氮气下渗铝处理在Ti-6Al-4V合金表面获得的表面渗层可以改善合金的抗空蚀性能,而表面凸出的大小不均的硬质陶瓷颗粒物使表面渗层的抗空蚀性能减弱。     

Ti-6Al-4V合金的激光处理和TiN涂层

陶瓷涂层在工业上得到广泛地应用，特别是在切屑和成型工具方面。因为该涂层具有高的耐磨性，加涂的工具有长的使用寿命。商业上用的最多的是TiN涂层，这是因为TiN不仅具有高的硬度，而且具有化学和冶金的稳定性。从工程应用观点看, 涂层与基体的结合能力，摩擦特性是决定该涂层适应性的主要特性。涂层与基体的结合强度是取决于涂层工艺和基材的表面处理方法。通常用涂层的硬度，粗糙度来表征其耐磨性，涂层不仅提供机械保护，而且还起到扩散阻挡层的功能。沙特阿拉伯的学者，Yoon等人的研究表明，TiN涂层可使钢的耐磨性能提高4倍。Moli…     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

激光表面纹理加工对Ti6Al4V空蚀性能的影响

采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工。采用表面粗糙度测试仪、接触角测量仪和X射线衍射仪对激光纹理加工试样的表面特性进行表征,采用磁致伸缩超声振动仪对试样的抗空蚀特性进行测试,采用光学显微镜和扫描电子显微镜对试样空蚀前、后的表面形貌进行观测。结果表明:经激光表面纹理加工,试样的硬度由337HV提高到550HV,水接触角增大10°;激光纹理加工试样的抗空蚀特性有所改善,特别是对于具有较小间距网格形状的表面纹理试样,其表面空蚀面积的比例小于抛光试样的1/10;激光纹理加工试样的抗空蚀特性的改善与硬度梯度效应、缓冲空泡运动和限域作用等效应相关。     

Ti6Al7Nb和Ti6Al4V合金的热氧化行为

在600～900℃温度下,0.5～72 h时间范围内空气气氛下对Ti6Al7Nb进行热氧化,根据增重曲线计算其氧化动力学规律,利用XRD、XPS分析表面氧化层的相组成、成分和价态,并以Ti6Al4V合金做为比照.结果表明,Ti6Al7Nb合金较Ti6Al4V合金抗氧化能力更强.同等氧化条件下,Ti6Al7Nb合金的氧化速率常数(k)更小.对短时间(1 h)氧化的样品的表面分析显示:各合金元素均以最高价态或稳定价态存在,其中Al和V被富集,而Nb则贫化;另外,Ti6Al7Nb合金和Ti6Al4V合金氧化层主要由金红石型TiO2(R-TiO2)组成,Al2O3相仅出现在900 ℃Ti6Al4V合金样品中.     

SiCf／Ti-6AI-4V复合材料的界面研究

采用扫描电镜、透射电镜和x射线衍射仪研究了用中国制备SiC纤维增强的Ti-6AI-4V复合材料的界面反应，发现在SiC纤维的C涂层和Ti-6AI-4V基体之间形成的界面反应产物为细晶粒和粗晶粒的TiC，而无C涂层的SiCf／Ti．6AI．4V的界面反应产物，从SiC纤维到Ti-6AI-4V基体，依次为细晶粒的TiC＋Ti5Si3、粗晶粒的TiC和Ti3SiC2。还测量了界面反应区厚度并讨论了界面反应机理。     

温度对溴化锂溶液中Ti-6Al-4V初期空蚀行为的影响

采用三维视频显微镜、粗糙度轮廓仪和电化学测试研究溴化锂溶液中不同温度条件下Ti-6Al-4V微观空蚀形貌、粗糙度以及电化学腐蚀行为,探讨温度对空蚀的影响机理。结果表明:温度的影响随空蚀时间增加不断加强,240 min时最为显著,之后影响减弱并趋于稳定。温度升高,空泡溃灭产生的微射流冲击强度增大,使表面钝化膜更易被破坏,同时腐蚀作用加速了点蚀形成,导致表面局部应力集中和更多电化学电池的产生,从而促进了力学和腐蚀因素,两者的协同作用加速了空蚀破坏。空蚀破坏程度在温度55℃时达到最大值,继续升高温度,腐蚀因素仍被促进,但微射流对表面的冲击强度减弱,对表面钝化膜的破坏作用降低,由于力学因素在空蚀中占据主导地位,因此使空蚀速率得到减缓。     

PCD刀具车削钛合金Ti-6AI-4V的研究

本文通过正交试验研究了PCD刀具车削钛合金Ti-6A14V时,动态切削力和表面粗糙度随切削用量的变化规律,并分别以Ra、Rz为指标进行了方差分析.试验结果表明:x向和Y向动态切削力随切削用量的变化很小,而z向相对较大.动态切削力随进给量和切削深度的增加而增加,其中在切削深度为0.1 mm的情况下,切削力出现了较大的波动.进给量和切削深度均对Ra、Rz有显著影响,其中进给量对Ra影响较大,切削深度对Rz影响较大.     

Ti-6AI-4V钛合金的等离子W-Mo共渗

采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti-6Al—4V钛合金进行W—Mo共渗，研究了880—1000℃ W-Mo共渗时基体温度对渗层厚度的影响，采用SEM和XRD观察、检测渗层组织结构和相组成。结果显示，Ti-6Al—4V合金的W-Mo渗层组织良好。纳米压痕试验结果表明，合金渗层硬度高于基体。     

Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳行为

采用超声疲劳实验分别确定了双态和网篮两种组织的Ti-6Al-4V合金的疲劳寿命(S-N)曲线,并用SEM观察疲劳断口.结果表明,两种组织合金的S-N曲线均保持下降趋势,在105-109cyc间不出现水平段,不存在传统意义的疲劳极限,断口形貌分析表明,随着应力幅的降低,二者的裂纹萌生位置都发生了由试样表面到内部的转变.与加载频率为25 Hz时的疲劳实验结果进行比较后发现,超声疲劳加载条件下,疲劳强度提高,疲劳寿命延长,且频率对网篮组织合金疲劳性能的影响大于对双态组织的影响.     

激光选区熔化生物医用Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳行为

分析了SLM Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳行为及相应的微观组织和断口形貌,设置与SLM试样化学成分相同的轧制态Ti-6Al-4V合金进行对比研究.采用X射线衍射(XRD)、结合电子背散射衍射(EBSD)的扫描电子显微镜(SEM)对合金的微观组织进行分析.结果表明,三点弯曲疲劳裂纹起始于准解理断裂表面附近的应力集中,随后向内扩展.SLM成形Ti-6Al-4V合金的弯曲疲劳寿命高于轧制成形Ti-6Al-4V合金,SLM Ti-6Al-4V合金内部孔洞缺陷导致表面附近应力集中,促进疲劳裂纹形核;而SLM Ti-6Al-4V合金中随机取向的α+β晶粒、二次裂纹和孔洞延缓了裂纹扩展,提高了疲劳寿命.对于轧制态Ti-6Al-4V合金,由大量近似取向α晶粒组成的宏观区引起应力集中,形成微裂纹,导致疲劳裂纹形核,而且宏观区对裂纹扩展的阻碍作用较小,不利于材料的疲劳寿命.