烧结温度对SPS制备Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了烧结温度对合金相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在1000~1200℃烧结温度范围内合金具有较高的相对密度和抗压强度,合金主要由β-Ti相和Ti-Nb固溶体组成的混合基体及少量α-Ti相组成;随着烧结温度的升高,合金相对密度和抗压强度呈增大趋势,合金中α-Ti相向β-Ti相逐渐转变,同时合金中Ti-Nb固溶体含量越来越少,且尺寸减小;合金压缩弹性模量在58~61 GPa之间,受烧结温度变化影响较小。     

放电等离子烧结温度对Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金,研究了烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金主要由β-Ti相和Ti-Nb-Ta-Zr固溶体组成的混合基体及少量未熔化的Nb、Ta金属颗粒组成,并且合金具有较高的致密度和抗压强度;随着烧结温度的升高,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,Nb、Ta金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小,同时合金致密度和抗压强度呈增大趋势;所制备的合金压缩弹性模量值在50~57 GPa之间,具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

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.     

放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金,研究烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金具有较高的致密度和抗压强度,合金由β-Ti相与Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体组织及少量未熔化的Nb、Ta、Zr金属颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,难熔金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小。合金压缩弹性模量在58~60GPa之间,说明具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

氧化温度对β-Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金表面生物活性的影响

采用热氧化的方法在新型高强度、低弹性模量β-Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金表面制备了氧化层,改善其生物活性,进而在模拟体液(SBF)中诱导类骨磷灰石生长.通过对不同温度氧化试样在浸入SBF前后的表面形貌、相组成、组元化合价及接触角的变化分析,探讨了氧化温度对合金表面类骨磷灰石形成的影响.结果表明,550℃及650℃氧化3 h后,合金表面被Ti、Nb、Sn等不同价态的氧化物层完伞覆盖,温度越高,氧化层越厚,其巾金红石TiO:的量也就越多.650 ℃氧化试样表面浸润性较好,生物活性高,在SBF中浸泡5天,可沉积出均匀、完整的类骨磷灰石层.     

SPS烧结温度对Ti-45Al-8Nb合金组织及力学性能影响研究

本文以雾化法制备的Ti-45Al-8Nb (at.%) 预合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺技术(SPS)制备了Ti-45Al-8Nb合金,研究了不同烧结温度对合金显微组织及力学性能的影响规律。实验结果表明,在烧结温度范围内(1250℃、1275℃、1300℃),合金均为全片层组织,并具有高抗压强度和压缩率。随着烧结温度的提高,合金中γ相含量升高,α₂相含量下降。1250℃放电等离子烧结时,合金中并未出现B2相,随着烧结温度的升高,合金中的B2相主要由晶界析出,并呈增多的趋势。分析表明,主要是由于放电等离子烧结过程中使得粉末间产生局部高温形成液相,其后的快速凝固导致高温β相来不及转变而形成的B2相残留。合金总体表现出随着烧结温度的升高,合金的强度和塑性性能下降的趋势。SPS烧结温度为1250℃时,抗压强度和压缩率最佳,分别为2084.20MPa和33.10%。合金SPS烧结温度为1250℃和1275℃时,断裂模式主要为沿片层断裂和穿片层断裂混合方式。SPS烧结温度为1300℃时,断裂则主要以沿片层断裂为主。     

固溶温度对Ti-1300合金组织与性能的影响

研究了Ti-1300合金经不同温度固溶处理和固溶+时效处理后的组织和性能。结果表明:Ti-1300合金在固溶处理后,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,断面收缩率先升高后降低,断后伸长率有所升高。Ti-1300合金在850℃固溶处理可获得最佳的综合性能。通过固溶和时效处理,Ti-1300合金硬度随着固溶温度的升高而增大。当固溶处理在相变点以下时,β相中时效析出次生αs相较粗大;而固溶处理在相变点以上时,β相中时效析出次生αs相较细小且均匀。     

真空烧结温度对Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金显微组织及力学性能的影响

为获得细晶TiAl合金及有效减少传统铸造带来的内部缺陷,采用真空热压烧结工艺制备了Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金,研究了烧结温度对TiAl合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:Ti、Al元素粉末反应合成后,经XRD检测,3种烧结温度(1150、1240、1300℃)烧结后的合金主要由γ-TiAl和α_2-Ti_3Al_2种基体相组成,随着烧结温度的增加,γ相含量增加,α_2相则减少;结合SEM观察发现,改变烧结温度可获得TiAl合金不同典型组织,其中1150℃烧结合金为近γ组织、1240℃烧结为双态组织、1300℃烧结为近片层组织,烧结温度的升高使得合金组织愈发均匀;配合EDS分析,烧结温度的升高有助于Nb元素在基体相中的扩散,同时合金密度随烧结温度的升高逐步增大,当烧结温度升至1300℃,合金的密度达到4.419g/cm~3;通过力学性能检测,在1240℃烧结制备的TiAl合金组织为细小的双态组织,显示出较好的综合力学性能,其显微硬度为5270 MPa,在高温压缩时展示出良好的抗压强度。     

Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料的微观组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料,研究了不同烧结温度(950~1150℃)对复合材料致密度、微观组织演变与力学性能的影响及机理。结果表明,复合材料主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及CaTiO_3、Ti_2O、CaO、CaZrO_3、Ti_xP_y等金属-陶瓷相组成;随着烧结温度升高,复合材料中残留α-Ti相逐渐减少,而金属-陶瓷相逐渐增多;复合材料的压缩弹性模量与抗压强度随烧结温度升高呈增大趋势,但是当烧结温度超过1050℃时,由于金属与陶瓷的剧烈反应导致金属-陶瓷相迅速增多,从而使得压缩弹性模量快速增大。因此,当烧结温度在1000~1050℃范围时,复合材料获得了较好的综合力学性能,其压缩弹性模量为42~45 GPa、抗压强度为1240~1330MPa;同时,在模拟人工体液中浸泡7 d后,复合材料表面能够获得一层致密的类骨磷灰石层,显示了良好的生物活性。     

中温旋锻变形Ti2448合金的显微组织及力学性能

采用XRD、TEM等手段对Ti-24Nb-4Zr-8Sn(质量分数,%)合金中温旋锻变形后的显微组织进行研究.结果表明,经过较大的中温变形后,合金呈旋涡状大理石花纹组织且具有与旋锻轴向平行的强烈的á110?丝织构,这种典型的组织是由于具有á110?取向的晶粒在轴向拉应力状态下发生平面应变所致.TEM分析显示组织中含有高密度的小角晶界,应变分布不均匀.旋锻变形后,合金具有3.3%的超弹性变形和微弱的加工硬化行为.由于变形组织中留有大量的分布不均匀的残余应力,合金的塑性较差,在600 ℃下5 min去应力退火处理后,合金的塑性增强.     

热处理对Nb-35Ti-4C合金微观组织和力学行为的影响

采用XRD、SEM和XRD对Nb-35Ti-4C合金热处理前后的相组成、界面结构、组织演变及力学行为进行研究。结果表明:热处理前后合金均由Nbss和(Nb,Ti)C构成。热处理过程中Nbss内部析出长条状的二次(Nb,Ti)C;(Nb,Ti)C内则析出长条状的二次Nbss。二次Nbss依附于fcc(Nb,Ti)C的密排面(111)面形核,与母相(Nb,Ti)C满足(N-W)位相关系:[011]_((Nb,Ti)C)//[001]_(Nbss), (111)_((Nb,Ti)C)//(110)_(Nbss)。碳化物与Nbss具有洁净良好的界面结合。热处理后单相(Nb,Ti)C变为(Nb,Ti)C+二次Nbss的共析组织。纳米压痕测试表明共析组织转变降低了碳化物的脆性,提高了合金的韧性。     

Microstructures and mechanical properties of TiAl alloy prepared by spark plasma sintering

A fine-grained TiAl alloy with a composition of Ti-47%Al(mole fraction) was prepared by double mechanical milling(DMM) and spark plasma sintering(SPS). The relationship among sintering temperature, microstructure and mechanical properties of Ti-47%Al alloy was studied by X-ray diffractometry(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and mechanical testing. The results show that the morphology of double mechanical milling powder is regular with size of 20?40 μm. The main phase TiAl and few phases Ti₃Al and Ti₂Al were observed in the SPS bulk samples. For samples sintered at 1000 °C, the equiaxed crystal grain was achieved with size of 100?250 nm. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 2013 MPa, compression ratio of 4.6% and bending strength of 896 MPa. For samples sintered at 1100 °C, the size of equiaxed crystal grain was obviously increased. The SPS bulk samples exhibited uniform microstructures, with equiaxed TiAl phase and lamellar Ti₃Al phase were observed. The samples exhibited compressive and bending properties at room temperature with compressive strength of 1990 MPa, compression ratio of 6.0% and bending strength of 705 MPa. The micro-hardness of the SPS bulk samples sintered at 1000 °C is obviously higher than that of the samples sintered at 1100 °C. The compression fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular fracture and the bending fracture mode of the SPS TiAl alloy samples is intergranular rupture and cleavage fracture.     

固溶温度对3D打印TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对3D打印TC4钛合金进行不同温度固溶+490 ℃时效处理,通过显微组织观察和力学性能试验对其微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,3D打印TC4钛合金在原始沉积态时为不均匀的网篮组织,经固溶时效处理后,随着固溶温度的升高,组织中α相先以片状的形式生长于完整的原始晶界附近,再逐渐转变为粗大的板条状,强度逐渐升高而塑性有所降低,当固溶温度为920 ℃时,强度达到最大值,为1100 MPa。当固溶温度超过960 ℃时,α相逐渐被溶解,强度逐渐下降,同时塑性也表现较差。经扫描电镜观察,不同固溶温度下拉伸断口的宏观形貌均呈暗灰色,经890~960 ℃固溶+490 ℃时效处理的TC4钛合金,其微观形貌中存在的大量韧窝,可以判断出其断裂机制为韧性断裂。结合不同固溶时效处理后钛合金的显微组织及力学性能变化可以得出,经920 ℃固溶+490 ℃时效处理后的3D打印TC4钛合金具有较好的综合力学性能。     

时效温度对Ti-6Al-4V合金组织性能的影响

Ti-6Al-4V合金经940℃固溶1.5 h后水淬,再经过480～540℃时效8 h,加工成标准试样进行拉伸和双剪试验.分析断口形貌和组织,研究时效温度对组织性能的影响.结果表明,时效温度为520℃时,材料的抗拉强度和抗剪强度达到最高值;拉伸试样断口韧窝呈卵形,韧窝较深,但大小不均;室温组织晶界清晰,片层状结构明显.说明通过适当的时效温度,合理控制初生α相的晶粒尺寸,以及次生α相的形态及片层厚度,对改善材料的综合性能有积极作用.     

固溶温度对TB8钛合金组织及性能的影响

研究了固溶温度对TB8钛合金显微组织及力学性能的影响.结果表明,随固溶温度的升高,合金β晶粒明显长大;合金固溶态强度略有降低,塑性逐渐升高;合金固溶+时效处理后,β晶界及晶粒内部均匀弥散析出大量次生α相颗粒,强度呈上升趋势,塑性明显降低.TB8钛合金在770 ～ 830℃温度范围内固溶后,具有较高的强度和优异的塑性,经520℃时效后,综合性能优异,抗拉强度＞ 1300 MPa,伸长率＞15％,断面收缩率＞55％.     

加热温度对Ti-6242合金组织及性能的影响

对Ti-6242合金在不同温度下保温空冷后的组织及性能的关系进行了研究。结果表明,在低于相变点加热,随着加热温度升高,α相的含量逐渐减少;在相变点以上进行加热,晶粒尺寸随着加热温度升高开始粗大,空冷后主要得到魏氏体组织;随着加热温度的升高,合金的强度和塑性呈现先增加后降低的趋势,而其冲击性能随着加热温度升高而逐渐降低;在相变点以上进行保温加热时合金强度以及韧性主要取决于α相、β相转变组织的含量、形状及晶粒大小。