Ar气流量对电动机用SLM制备Ti6Al4V合金性能的影响

为了提高电动机用激光选区熔融(SLM)制备Ti6Al4V合金的拉伸力学综合性能,通过控制变量的方式研究Ar气流量对其微观组织和拉伸力学性能的影响。研究结果表明:所有Ti6Al4V合金都形成了α’白色组织,控制Ar气流量为6 L/min有助于马氏体发生原位分解。此时形成了大量的α’组织以及部分α与β相,所有组织的宽度都接近0.5μm。在Ti6Al4V合金中形成了具有密排六方晶格的α组织,在SLM成形阶段存在大量α’组织转变成(α+β)结构的情况。Ar气流量为6 L/min下合金达到了更高延伸率。当能量密度增大到6 L/min之后,靠近撕裂棱区域产生了数量更多的韧窝,表明提高能量密度能够优化合金韧性,此时断口组织上产生韧窝没有出现解离面。该研究对优化SLM制备钛合金的工艺参数具有一定的理论意义。     

激光冲击处理对Ti6Al4V力学性能的影响

通过对钛合金Ti6Al4V的激光冲击处理,研究了激光冲击处理工艺对钛合金Ti6Al4V力学性能的影响.实验表明:激光冲击处理能有效提升Ti6Al4V的力学性能,在激光功率密度由1.15GW/cm2增加到2.31GW/cm2过程中,其冲击波峰值压力线性增加,表面最大残余压应力也相应增大,最高达-264MPa,表面硬化层的显微硬度高达510Hv,硬化层深度约为0.25mm,经过激光冲击处理后硬度相对于原始钛板提高了64%,随着激光能量的增加,冲击区域的抗拉强度极大增强,塑性降低.     

Ti6Al4V合金激光原位制备TiN枝晶增强梯度复合表面层

利用连续波2kW Nd-YAG激光在Ti6Al4V合金表面原位制备TiN枝晶增强梯度金属基复合材料表面层，并研究了该表面层的显微组织和磨损性能。结果表明：该表面层沿激光熔化深度具有明显的梯度结构，表面层与Ti6Al4V基体之间呈现良好的冶金结合，Ti6Al4V的表面硬度及耐磨性得到了显著增强．     

线间距对SLM成形钛合金Ti–6Al–4V力学性能的影响研究

目的 探究选区激光熔化技术工艺参数线间距对钛合金Ti–6Al–4V增材试件力学性能的影响。方法 通过SLM成形技术,以钛合金粉末为原材料、以线间距为变量制备增材成形试件,通过拉伸试验、断口形貌分析以及表面硬度测量获取不同线间距工艺参数条件下钛合金成形试件力学性能表现较好的较优解。结果不同线间距条件下成形试件拉伸曲线差异较大,线间距为0.05mm和0.10mm时,成形试件拉伸曲线表现较好,成形试件断口组织撕裂均具有连续性,韧窝结构明显,具有一定塑性。试件成形过程受氧化影响,其拉伸性能与硬度性能表现不一致。结论 试验最终工艺参数如下：曝光时间为80μs、点间距为40μm、线间距为0.05mm,SLM成形试件获得了较高的表面硬度,试件断口组织撕裂连续性较为明显,韧窝结构较大,断口界面缺陷较少,力学性能较优。     

Ti6Al4V合金表面耐磨涂层的研究进展

评述了Ti6Al4V合金表面耐磨涂层的最新研究进展，特别对新的微弧氧化陶瓷涂层予以关注，并由此提出了深入研究的方向。     

选区激光熔化Ti6Al4V梯度多孔结构工艺优化

目的 获得成形质量良好的医用梯度多孔金属种植体。方法 基于响应面法（RSM）建立选区激光熔化成形工艺参数（激光功率、扫描速度及扫描间距）与样件致密度、表面粗糙度及孔隙率差值的数学模型。利用获取的致密度、表面粗糙度和孔隙率差值对样件成形质量进行表征,通过响应面方差分析获取SLM不同成形工艺参数对样件致密度、表面粗糙度和孔隙率差值的影响,得到成形质量最佳的工艺参数。结果 样件成形质量最佳的SLM成形工艺参数如下：激光功率为240 W,扫描速度为1 400 mm/s,扫描间距为0.08 mm。优化后样件成形质量的预测值如下：致密度为97.97%,表面粗糙度均值为6.88μm,孔隙率差值为2.97%。试验结果表明,预测值与试验值基本吻合,所建立的数学模型可以准确预测样件成形质量。结论 通过响应面法试验设计及方差回归分析,确定了Ti6Al4V梯度多孔金属种植体SLM成形的最佳工艺参数。     

置氢Ti6Al4V合金的微观组织演变规律

为研究置氢Ti6Al4V合金的高温加工改性机理,从微观组织的角度对合金进行了对比分析.利用OM、SEM、XRD等研究了置氢对Ti6Al4V合金变形前后微观组织演变的影响.研究结果表明:氢的加入不仅使置氢Ti6Al4V合金中β相比例明显增大,而且改变了α相与β相之间的电势差,在氢含量为0.3%~0.5%两相颜色将发生互换,氢含量增加到0.50%以上时,合金中将出现面心立方结构的δ氢化物;随氢含量的增加,合金超塑拉伸变形后的组织由α+β两相等轴晶粒变为粗大的β晶粒,造成α与β界面的协调能力下降,并改变了合金的变形机制.     

Ti6Al4V高速干滑动摩擦磨损特性研究

对Ti6Al4V合金在高速干滑动摩擦条件下进行了系统的磨损性能测试,研究了载荷和速度对Ti6Al4V合金的摩擦磨损机制的影响,对Ti6Al4V合金的磨损表面、纵剖面进行了显微分析及X-衍射分析,实验结果表明,Ti6Al4V合金的磨损率和摩擦表面温度随着载荷和速度的升高而增加,摩擦表面的温度最高达到1044℃,磨损表面出现"蘑菇头"的磨损现象,表面出现裂纹及剥落坑,表层及次表层出现裂纹,组织变得粗大,磨损纵剖面析出Ti3O,Ti6O,VO0.53,VN等化合物.     

Ti6Al4V合金激光原位合成自润滑复合涂层高温摩擦学性能

为提高Ti6Al4V合金的高温摩擦学性能,采用激光熔覆技术在其表面原位合成多相混杂金属基高温自润滑耐磨复合涂层,熔覆粉末的成分为Ni60-16.8%TiC-23.2%WS_2(质量分数,下同),系统地研究复合涂层的显微组织、物相结构及其在20,300,600,800℃下的摩擦学性能和相关磨损机理。结果表明:复合涂层的显微硬度(701.88HV_0.5)约为基体(350 HV_0.5)的2倍;由于原位合成固体润滑相(Ti_2SC/TiS/NiS/TiO/TiO_2/NiCr_2O_4/Cr_2O_3)和硬质相(W,Ti)C_1-x/TiC/Cr_7C_3的协同作用,复合涂层的耐磨减摩性能明显优于基体。随着温度升高,涂层和基体的摩擦因数和磨损率均呈下降趋势,在800℃时复合涂层和基体的摩擦因数分别为0.32和0.43,磨损率分别为1.80×10^-4,2.92×10^-5mm/Nm。在800℃下塑性变形、分层和氧化磨损为基体主要磨损机理,复合涂层以氧化磨损和轻微的黏着磨损为主。     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

超疏水Ti6Al4V表面的制备及其润湿性

为了使Ti6Al4V合金具有超疏水特性,采用激光技术加工规则点阵状纹理,然后采用自组装技术在试样表面制备自组装分子膜,得到了超疏水Ti6Al4V表面.激光加工构造的微米级点阵结构规整,形成了具有一定高度的类似锥台或柱状的凸起.通过激光加工和沉积自组装分子膜,Ti6Al4V试样表面的水接触角显著增大,最大可达到151°.将测得的接触角与分别用Wenzel模型和Cassie模型计算的理论值进行比较,实测结果更接近Cassie模型的结果.通过改变激光加工表面微结构的参数,可以控制表面接触角的大小.随着表面粗糙度值的增大,接触角呈增大趋势.当表面粗糙度大于4μm时,接触角均大于150°,形成超疏水表面.     

Ti6A14V合金的低温超塑性拉伸变形行为

在700℃-850℃的温度范围内对Ti-6%Al-4%V(质量分数)合金板材进行超塑性拉伸试验,研究了应变速率为3×10-4-5×10-38-1条件下的拉伸变形行为.结果表明:Ti6A14V合金在空气中表现出良好的低温超塑性变形能力.在800℃初始应变速率ε=5×10-4s-1条件下,延伸率达到536%.在较低的700℃下变形(ε=5×10-4s-1),延伸率仍然超过了300%.在整个变形温度区间内,应变速率敏感性指数m均为0.3左右,最大值为0.63.在850℃变形激活能与晶界自扩散激活能十分相近,表明晶界扩散控制的晶界滑动是超塑性变形的主要机制.在700-750℃,变形激活能远大于晶界自扩散激活能,位错运动是激活能升高的原因.在800℃变形的激活能介于两者之间,表明随着温度的降低变形机制逐渐发生改变.     

钛合金微弧氧化膜成分特性分析

钛合金微弧氧化膜层硬度大、耐蚀性好、电绝缘性好,可用于耐磨、耐蚀零件的处理.介绍了钛合金微弧氧化技术现状,采用引进设备,通过控制电压、电流密度、电解液浓度等参数在Ti6Al4V表面生成了膜层;测试了膜层的厚度、粗糙度、显微硬度及绝缘电阻值;采用X射线衍射及扫描电镜并结合能谱仪研究了膜层的结构、形貌及元素;分析了膜层的形成机理.结果表明,膜层厚度为22 μm,粗糙度Ra为2.0 μm,显微硬度为HV 2 200,绝缘电阻值为5 MΩ,包含非晶相和晶相-钛组织,是由膜层基体和大量的直径只有几微米的孔洞组成,主要包含O,Si,Ti和Al元素.     

Ti6Al4V表面激光熔覆纯Cr粉热力学分析

为研究在激光作用下元素之间的扩散及作用机理,采用激光熔覆方法在Ti6Al4V表面熔覆纯Cr粉,利用热力学相图分析软件Thermo-Calc对Cr-Ti-Al-V四元体系进行平衡相图计算分析,利用DICTRA软件模拟合金体系的元素在Ti6Al4V基体中扩散分布情况。X射线衍射图谱表明熔覆层主要由α-Ti、Laves相Cr2Ti及亚稳态Cr1.97Ti1.07组成;扫描电镜实验结果显示熔覆层主要由片状、树枝状及细小针状组织组成。熔覆层元素体系中主要为Cr、Ti元素在不断相互扩散,Al元素扩散缓慢,V含量基本没有变化,整个体系中主要参与反应的是Cr与Ti元素。     

化学腐蚀工艺对激光选区熔化成形TC4钛合金表面粗糙度的影响

采用化学腐蚀技术解决激光选区熔化(Selective laser melting, SLM)成形钛合金表面黏附粉末导致表面粗糙的问题,系统研究了腐蚀溶液成分及工艺参数对SLM成形TC4钛合金表面粗糙度的影响。研究结果表明,腐蚀液的成分配比与腐蚀时间是主要的影响因素,随着HF/HNO3体积比的减小,样品表面粗糙度降低效果减弱。当HF/HNO3=1/4时,随着腐蚀时间的增加,样品表面粗糙度显著降低,但当腐蚀时间过长时会造成对基体的损伤。当HF∶HNO3体积比=1∶4,腐蚀时间为9 min时,样品表面粗糙度为2.52μm,同时腐蚀处理过程对样品的尺寸影响较小(降低0.12 mm),此时达到一个最佳状态。     

Improved Tribocorrosion Properties of Ti6Al4V Alloy by Anodic Plasma Electrolytic Oxidation

Ti6Al4V alloy has good corrosion resistance due to the formation of the passive oxide films on the surface of Ti6Al4V alloy. However, Ti6Al4V alloy has poor tribocorrosion resistance in the seawater environment. Herein the present work, plasma electrolytic oxidation (PEO) with the electrolyte of glycerol and sodium borate is used to generate PEO coatings on the surface of Ti6Al4V alloy to improve its tribocorrosion properties. The microstructure and tribocorrosion properties of PEO coatings are investigated by using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and tribometer, respectively. The growth kinetics and the tribocorrosion mechanisms of PEO coatings are discussed in detail. It is shown in the results that PEO coatings deposited on the surface of Ti6Al4V alloy are composed of rutile and anatase phases. The surface hardness and thickness of PEO coatings are enhanced with the increase of the voltage and time. The wear rate of Ti6Al4V alloy with PEO coatings is significantly reduced in artificial seawater.