Ti-6Al-4V合金在真空中的干滑动磨损行为

在真空(10^-^5Pa)条件下对Ti-6Al-4V合金进行了系统的磨损性能测试，研究了载荷和滑动速度对Ti-6Al-4V合金磨损率的影响．对Ti-6Al-4V合金的磨损表面进行了显微组织分析．实验结果表明，Ti-6Al-4V合金的磨损率随载荷和滑动速度的升高而增加．磨损表面具有层状结构的舌状形貌特征，分析表明这是Ti-6Al-4V合金表面通过接触点处材料的被推挤和碾压过程形成了特殊的变形堆砌层的结果．显微组织分析显示，这种变形堆砌层具有50—100nm尺寸的细小显微组织结构和50mm以上的厚度．     

不同滑动速度下两种钛合金的磨损行为

采用销-盘式磨损试验机对比研究两种典型双相钛合金TC4和TC11合金在不同滑动速度下的磨损行为,并探讨了磨损机制。结果表明:TC4合金的磨损率随滑动速度加快和载荷增加而增长,滑动速度为4m/s时,同载荷下的磨损率达到了最高值;而TC11合金的磨损率随滑动速度加快先增加,在滑动速度为2m/s时达到最高值然后开始下降,在4 m/s时取得最低值。载荷30 N时,TC4合金在滑动速度为1～4 m/s时的磨损机制主要为轻微粘着磨损、磨粒磨损和剥层磨损;TC11合金在滑动速度为1～2 m/s时的磨损机制为轻微粘着磨损、磨粒磨损和剥层磨损,在3 m/s时的为氧化磨损和磨粒磨损,但在4 m/s时的为氧化轻微磨损。两种钛合金在滑动速度为1～2m/s时的磨损行为与磨损机制相似。但高速下,稳定摩擦氧化物层的存在显著降低了TC11合金的磨损率;而TC4合金由于硬度相对较低,对摩擦氧化物层的支撑作用不足,磨损率快速增长。     

TC4合金氩弧熔覆Ni60+B4C复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面成功制备出TiC、TiB、TiB2增强Ti基复合涂层.利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,TC4合金表面有颗粒状TiC、粗大棒状相TiB2、细小棒状相TiB生成;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达1300 HV0.2;复合涂层在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是魔力磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近10倍.     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

晶粒细化对放电等离子烧结TC4合金微动磨损性能的影响

结合高能球磨和放电等离子烧结制备出具有粗晶组织、粗细晶双尺度组织和超细晶组织的TC4合金;采用球-盘微动磨损装置对比研究了这3种显微组织TC4合金在干摩擦条件下的微动磨损性能,分析了晶粒细化对TC4合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着晶粒的逐步细化,TC4合金的摩擦系数和磨损率逐渐降低。这主要是因为晶粒细化导致TC4合金硬度逐渐提高,并引起磨损机制的转变。粗晶TC4合金的磨损机制为严重的粘着磨损、疲劳剥层磨损和氧化磨损;而双尺度和超细晶TC4合金的磨损机制以磨粒磨损为主并伴随着轻微的粘着磨损和氧化磨损。超细晶TC4合金拥有最高的硬度(HV为4560 MPa),在载荷30 N下具有最低的摩擦系数(~0.76)和磨损率(1.89×10-4mm3·N-1·m-1),说明晶粒细化有助于提高TC4合金的摩擦磨损性能。     

搅拌速度对搅拌摩擦工艺制备的Cu/B4C表面复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响（英文）

采用搅拌摩擦工艺合成Cu/B4C表面复合材料,并分析搅拌速度对该复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响。搅拌速度以200 r/min从800变化至1200 r/min,横向速度、轴向力、沟槽宽度及搅拌头外形保持不变。采用光学和扫描电子显微镜对所制备表面复合材料的显微组织进行观察。采用销盘滑动磨损试验装置研究该表面复合材料的滑动磨损性能。结果表明:搅拌速度对表面材料的面积和B4C颗粒的分布具有显著影响。在较高的搅拌速度下此复合材料中B4C颗粒分布均匀;而在低搅拌速度下B4C颗粒分布均匀性较差。此外,本文报道搅拌速度对复合材料的颗粒尺寸、硬度、磨损率、磨损表面和磨屑的影响。     

搅拌速度对搅拌摩擦工艺制备的Cu/B_4C表面复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响(英文)

采用搅拌摩擦工艺合成Cu/B4C表面复合材料,并分析搅拌速度对该复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响。搅拌速度以200 r/min从800变化至1200 r/min,横向速度、轴向力、沟槽宽度及搅拌头外形保持不变。采用光学和扫描电子显微镜对所制备表面复合材料的显微组织进行观察。采用销盘滑动磨损试验装置研究该表面复合材料的滑动磨损性能。结果表明:搅拌速度对表面材料的面积和B4C颗粒的分布具有显著影响。在较高的搅拌速度下此复合材料中B4C颗粒分布均匀;而在低搅拌速度下B4C颗粒分布均匀性较差。此外,本文报道搅拌速度对复合材料的颗粒尺寸、硬度、磨损率、磨损表面和磨屑的影响。     

EB-PVD制备NiCrCoAl薄板800℃热处理微观组织研究

对采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备Ni基高温合金薄板800℃真空保温过程中微观组织结构与硬度进行了研究。结果表明：制备态NiCrCoAl合金组织为γ-Ni固溶体，组织均匀细化、无沉淀析出相、无位错，存在孪晶，晶粒中出现大量应变条纹：在热处理态800℃，5×10^-3Pa真空保温过程中，合金组织相结构未发生变化，合金的平面和截面组织呈现层片状结构，存在大量亚结构缺陷——孪晶、少量位错，在800℃保温16h，有少量碳化物沉淀析出物；随着合金保温时间的延长，应变条纹随之消除，沿（220）晶面的晶粒择优取向迅速长大。同时，显微硬度随之降低。     

Ti-6Al-4V合金表面的热氧化/真空扩散处理

利用热氧化后真空扩散处理工艺在Ti-6Al-4V合金表面制备了与基体结合良好的硬化层，并在空气和真空条件下分别进行了摩擦磨损试验。结果表明，硬化层由表面氧化物薄层和氧扩散区组成，硬化深度可达60μm。经840℃真空扩散后，在表面硬化层中发现有Ti3A1相形成，使沿层深方向的硬度下降趋势变缓。热氧化／真空扩散处理可有效地降低在空气和真空中的Ti-6Ai-4V合金与GCrl5钢的干摩擦因数，提高Ti—6A1—4V合金在空气和真空中的的磨损抗力。     

Ti6Al4V合金干滑动磨损过程中摩擦层及摩擦氧化物的作用

目的分析Ti6Al4V合金在不同滑动速度下的干滑动磨损行为及磨损特征,研究钛合金的磨损机理,并探讨干滑动磨损过程中摩擦层及摩擦氧化物的作用。方法采用销盘式摩擦磨损试验机,对Ti6Al4V合金在不同滑动速度下进行干滑动磨损实验。采用磨损率和摩擦系数表征钛合金的磨损行为,采用SEM、EDS及XRD分析磨损表面及摩擦层的形貌及成分,采用数字显微硬度仪表征摩擦层的力学性能。结果滑动速度在0.5～4 m/s范围内变化,Ti6Al4V合金的磨损率发生显著变化,尤其是在高载条件下。0.5～1.5 m/s速度范围内,磨损率较低,2.68m/s速度下,磨损率达到最高值,4m/s速度下,磨损率达到最低值。0.75m/s速度下,粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损机理,氧化磨损为次要磨损机理;2.68 m/s和4 m/s速度下的磨损机理分别为剥层磨损和氧化轻微磨损。2.68m/s速度下的高磨损率与硬度较低的无氧化物摩擦层对应,而4 m/s速度下的低磨损率与高硬度的多氧化物摩擦层对应。结论试验条件改变,Ti6Al4V合金的磨损行为及磨损机理发生变化。不同试验条件下的磨损行为与不同的摩擦层特征相对应,当摩擦层中包含一定量的摩擦氧化物时,这种陶瓷性的摩擦层具有比基体更高的硬度,能有效保护基体,降低磨损率。     

Dry sliding wear of Ti-6Al-4V alloy in air and vacuum

1　INTRODUCTIONTitaniumanditsalloysareidealmaterialsforaerospaceandspaceindustriesbecauseoftheirhighspecificstrengthandexcellentcorrosionresistance[1] .Thevacuumenvironmentmustbeconsideredinspaceapplicationswherewearresistanceisrequired .Theabsorption ,stainsandoxidesmaybetotallyorpar tiallyremovedfromthesolidsurfaceinvacuum[2 ] .Thus ,arelativelyclearsurfacecanbeformed ,whichmightresultinanadhesionorevencoldweldingduetothestrongattractiveforcesbetweenmoleculesofthecontactingsurfaces[3] .…     

不同压力对 TC4 钛合金真空脉冲渗氮的影响

目的采用不同压力对TC4钛合金进行真空脉冲渗氮处理,提高其表面硬度及耐磨性。方法通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计及耐磨试验机分析渗氮硬化层的组织与性能。结果 TC4钛合金经过真空气体渗氮处理后,形成了由Ti N,Ti2Al N和钛铝金属间化合物Ti3Al组成的复合改性层。渗氮压力太低,表面氮化物数量较少,氮化物层较薄;随渗氮压力的增大,表面氮化物数量增多,表面硬度及耐磨性增加。压力为0.015 MPa时,氮化物层表面硬度最大,表面硬度为1100~1200HV,有效硬化层深度为50~60μm。渗氮压力继续增加,表层组织变得疏松,表面硬度及耐磨性开始降低。结论选择合适的渗氮压力和表面氮浓度进行真空脉冲渗氮,可以提高钛合金表面硬度,改善耐磨性。     

Microstructure and Tribological Properties of In-situ Synthesized TiB2- TiC/Ni Based Composite Coating by Laser Cladding

TITANIUM ALLOYS are structural materials widelyused in the aerospace,aeronautic and automobileindustries owing to low density,high specific strengthand good corrosion resistance.However,high frictioncoefficient and poor wear resistance limit theirapplication in friction components.The laser clad ceramic particle reinforced compositecoatings will remarkably improve wear resistance ofmaterial surface[1"31.The ceramic particles can beobtained by means of"adding"and in-situ synthesizedby chem…     

喷丸强化对TC4钛合金组织结构的影响

对TC4钛合金试样进行喷丸强化,采用OM、SEM、TEM等技术对喷丸强化试样的组织结构进行观察分析。结合显微硬度沿表层的分布,分析喷丸强化变形层的组织结构特征和加工硬化机制。结果表明,喷丸强化后位错的运动和组态的变化使TC4钛合金表层的组织和亚结构细化,而且可以在表层强变形区形成孪晶,从而产生强烈的加工硬化效应。     

过渡层数对激光沉积制造TC4/TC11连接界面的组织及性能的影响

通过激光沉积制造技术制备了不同过渡层数的TC4/TC11双合金试样,研究不同过渡层数和不同热处理制度对TC4/TC11双合金连接界面的显微组织、拉伸性能和显微硬度的影响。结果表明,过渡层数对组织的形貌影响较大,过渡层数的增加,减少了TC4/TC11双合金试样连接界面的差异,使显微硬度分布均匀;沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显;对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,随着过渡层数的增多,TC4/TC11双合金试样抗拉强度升高,塑性增强,断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金过渡界面性能良好。     

离子渗ZrN与喷丸复合对TC4合金疲劳行为的影响

为改善钛合金耐磨和抗疲劳性能,采用离子渗技术在TC4钛合金表面先渗Zr,再渗N形成梯度ZrN合金化层,并与喷丸强化(SP)后处理复合。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和显微硬度计分析测试了改性层的组织结构和硬度沿层深的分布,探讨了改性层对TC4钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制。结果表明,TC4钛合金离子渗层由ZrN-TiN复合相表层和富氮的Zr-Ti固溶体次表层组成,表面以ZrN相为主,其硬度较基材提高了3.2倍,合理强度的喷丸后处理未造成渗ZrN层表面明显损伤,并使表层硬度进一步增大,硬度沿层深呈现梯度递减分布。渗ZrN层明显降低了TC4合金的疲劳抗力,此归于ZrN-TiN层韧性低、表面粗糙度大。SP后处理则使渗ZrN的TC4钛合金疲劳抗力显著提高,不仅远高于TC4钛合金基材,而且远大于SP处理状态,原因归于复合处理引入了数值高、分布深的残余压应力场,并使表面粗糙度降低、组织改善,有效抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展。     

退火温度对EB熔炼低成本TC4钛合金宽厚板组织和性能的影响

采用EB炉一次熔炼TC4合金扁锭作为直轧坯料,在4200 mm宽厚板轧机上成功制备出规格46 mm×2650 mm×8700 mm的低成本TC4合金宽厚板,研究了退火温度对低成本TC4合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:EB熔炼TC4合金扁锭经过两火换向轧制,粗大铸态组织得到充分破碎,热轧态TC4合金板材显微组织中等轴α或条状α含量较高,横纵向室温拉伸性能差异小,横向室温冲击吸收能量小于纵向,横纵向心部强度均高于表层。TC4合金板材经750~900 ℃退火,横纵截面为等轴组织,经950 ℃退火,横纵截面为双态组织,经980 ℃退火,横截面为双态组织,纵截面为魏氏组织。随着退火温度升高,TC4合金板材抗拉强度和规定塑性延伸强度呈下降趋势,伸长率基本不变,室温冲击吸收能量先升高后降低,900 ℃退火后,强度、伸长率和冲击吸收能量达到最佳匹配。     

TC11钛合金空气导管凸台激光熔覆修复工艺

采用激光熔覆工艺对航空发动机TC11钛合金空气导管磨损件进行修复工艺实验。通过分析熔覆层表面成形、显微硬度及微观组织形貌,选出合适的工艺参数,制定合理的工艺流程,完成了空气导管的修复。结果表明:修复区组织细密,机械加工后的外形尺寸满足图纸要求。因此,采用激光熔覆技术对TC11钛合金空气导管磨损件进行修复是可行的。     

电子束高频扫描对TC4钛合金组织性能影响的研究

为了提高TC4钛合金表面硬度和微观组织,采用高频电子束扫描对TC4钛合金表面进行处理。为了获得良好的电子束高频扫描工艺参数,分别研究了电子束能量、聚焦电流、扫描频率等工艺参数调整时,TC4钛合金表面硬度和微观组织变化。将经过不同工艺处理的TC4钛合金,分别检测了表面硬度、表面组织、硬化层深度、硬化层内部组织。研究结果表明：与未经处理的TC4母材相比,经过电子束高频扫描处理的TC4钛合金表面硬度增加了40Mpa以上;随着电子束能量增加,影响深度将会增大;聚焦电流在小范围内调整,将会获得较高的表面硬度;处理区域的表面硬度逐渐减小,晶粒增大;其它工艺参数不变时,随着扫描次数增大,表面硬度逐渐降低,影响层的晶粒将会逐渐粗化。