热氧化提高钛及钛合金表面性能的研究进展

热氧化作为一种引起广泛关注的钛及钛合金表面改性技术,具有工艺简单、原位生长、薄膜厚度大以及性价比高等特点。通过热氧化表面处理技术能够在钛及钛合金表面形成较厚的由钛氧化层和氧的扩散层组成的硬质氧化膜,氧化膜对材料起到有效的保护作用,提高了材料单一耐磨性、耐蚀性以及生物活性或综合表面性能。从热氧化工艺原理及其对钛及钛合金表面性能影响的角度,综述了热氧化对钛及钛合金表面硬度、耐磨性、耐蚀性、生物相容性等性能影响的研究进展,并对其以后的研究方向进行了展望。通过合理控制氧化温度、氧化时间、氧化气氛及冷却方式等工艺条件,从而得到连续、致密且疲劳性能较好的金红石型TiO_2和氧的扩散层是改善钛及钛合金性能的关键。将热氧化处理与其他工艺相结合,针对性地提高膜层厚度及材料的耐磨性、耐蚀性、生物性能等,以实现复合涂层的制备将是热氧化在钛及钛合金性能改善方面的研究方向。     

钛及钛合金焊接接头腐蚀性能研究现状

钛及钛合金兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点,具有优良的耐腐蚀性能,广泛应用于航空、航天、化工及冶金等领域。介绍钛及钛合金钨极氩弧焊(TIG焊)和激光焊(LBW焊)焊接接头的组织特征,归纳总结评价钛及钛合金焊接接头耐腐蚀性能优劣的方法,并与母材进行对比。研究发现,钛及钛合金焊接接头显微组织的改变或者氧化膜更加稳定可提高钛及钛合金焊接接头耐腐蚀性能。     

钛及钛合金阳极氧化膜层显色影响因素研究进展

钛及钛合金由于颜色单一,无法满足人们在生活家居装饰方面的需求。通过阳极氧化,可在钛及钛合金表面生成不同颜色的氧化薄膜,且工艺简单、成本低廉,因而广受关注。基于钛及钛合金阳极氧化显色的薄膜干涉原理,系统讨论和总结了氧化电压、氧化时间、氧化温度、电解液成分、合金成分、织构取向、预处理这7个阳极氧化工艺参数对氧化膜层色彩和显色均匀性的影响,旨在推进钛及钛合金阳极氧化工艺的应用。     

钛及钛合金表面处理技术的应用及发展

目前,钛及钛合金在国民经济和国防工业上的应用越来越广泛,但钛及钛舍金也存在一些固有的缺陷,为了进一步提高和改善其使用特性,需要对其进行表面处理。介绍了一些对钛及钛合金行之有效的先进表面处理技术,如化学处理、阳极氧化处理、化学镀及电镀、微弧氧化、电泳沉积和纳米电沉积等,并对其应用加以讨论和评述。这些表面处理方法大大扩展了钛及钛合金的应用领域,促进了钛及钛舍金在各行业领域的应用。     

钛及钛合金的焊接

钛及钛合金因其优异的综合性能和独特功能被广泛应用于航空航天和海洋工程等重要领域,而不同类型的钛及钛合金的性能各不相同。介绍钛及钛合金的分类及其焊接特性,分别描述工业纯钛、α型钛合金、α+β型钛合金、近β和β型钛合金的分类方法、添加元素及基本特性,综述不同类型的钛及钛合金的国内外焊接研究现状,重点关注各种钛及钛合金的焊接方法、焊后组织和性能,归纳总结各种钛及钛合金的主要焊接方法为TIG焊、激光焊和电子束焊。     

钛及钛合金着色工艺及色膜性能研究

研究了钛及钛合金阳极氧化着色工艺参数对氧化膜性能的影响；重点研究了不同波形电源、不同配方电解液成分对着色膜的结合强度，耐腐蚀性及耐磨性能的影响.      

ECAP制备超细晶生物医用钛及钛合金的研究进展

钛及钛合金由于质轻、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、耐腐蚀性能和耐磨损性能限制了其发展和应用。剧烈塑性变形被认为是对金属材料最有效的晶粒细化方法之一,其中,等通道转角挤压（ECAP）是制备块状超细晶（UFG）/纳米晶金属材料的常用技术。通过ECAP变形,可以制备具有优异综合性能的UFG钛及钛合金。本文综述了生物医用UFG钛及钛合金的ECAP制备方式,着重讨论了ECAP变形对钛及钛合金的组织、力学性能、耐腐蚀性能和耐磨损性能的影响,分析了钛及钛合金的ECAP变形机制和晶粒细化机制,提出了通过ECAP变形结合传统塑性加工和变形后热处理来进一步优化钛及钛合金综合性能的想法。     

钛及钛合金热氧化工艺的研究现状

钛及钛合金具有良好的综合性能,但是由于本身的磨损性能差、生物活性低等缺点限制了其在某些方面的应用,而热氧化处理是近年来一种简单有效的提高钛及钛合金表面性能的改性方法。本文介绍了热氧化处理的基本原理和工艺,概述了纯钛及钛合金的热氧化处理工艺现状,分析了影响热氧化工艺的因素,并对纯钛及钛合金的热氧化工艺前景作了展望。     

船用钛合金微弧氧化-电泳技术研究

随着钛及钛合金在以钢为主体建造材料的舰船装备中的广泛应用,采取有效技术措施防止钛-钢异种金属接触副发生电偶腐蚀变得尤为重要,而有资料表明,采用微弧氧化-电泳技术可以有效解决该问题。为此,对比了经微弧氧化、微弧氧化+水煮封孔、微弧氧化+电泳封孔三种工艺处理后的TA2、TA23、Ti80合金表面膜层的综合性能。研究表明,通过电泳技术可以实现对钛合金微弧氧化膜层表面疏松微孔的封闭,从而大幅度提高船用钛合金微弧氧化膜层的电绝缘性能等,并且从膜层横断面微观形貌可以看出,三种钛合金表面的微弧氧化膜层与电泳涂层之间有着良好的结合性。膜层结合强度测试结果显示,微弧氧化+电泳技术可满足对于结合强度要求较低的涂层的涂装。     

钛及钛合金腐蚀行为研究进展

钛及钛合金在服役过程中会出现点蚀、应力腐蚀和电偶腐蚀等问题,因此对于钛及钛合金腐蚀行为的研究极为重要。综述了近年来钛及钛合金在海洋工程、航空工业、油气开采和化学工业中腐蚀行为的研究进展及存在问题,简要介绍了钛及钛合金表面处理技术取得的研究成果,最后对该领域发展趋势进行了展望：(1)在现有研究的基础上应更深入探究钛及钛合金在多影响因素耦合作用下的腐蚀失效行为及表面处理技术;(2)注重结合实验和数值模拟等手段从微观尺度探究钛及钛合金的腐蚀机理,加快建立钛及钛合金腐蚀性能等相关数据库;(3)进一步降低各种表面处理技术的成本,开发“复合防护”技术,深入探究能够提升钛及钛合金综合性能的新型表面处理技术。     

钛及钛合金表面沉积TiCN膜层的工艺

钛材作为一种具有高附加值的材料正在逐渐进入建筑和日常生活装饰等诸多领域,为了提高钛制品的装饰性能,一般采取阳极氧化法得到色彩比较丰富的装饰色,但阳极氧化法得不到灰色和黑色,主要介绍了在钛及钛合金表面上,运用多孤离子镀膜技术沉积TiCN膜层工艺的结果。     

颗粒强化钛基复合材料的氧化特性

研究了以ＴｉＣ颗粒增强的钛基复合材料的氧化特性。指出ＴｉＣ增强的钛基复合材料在６５０℃以上高温有着其它耐热钛合金不可比拟的高温抗氧化性能；ＴｉＣ／Ｔｉ的反应界面层有利于氧原子的扩散，使复合材料在６５０℃以下的氧化初期氧化速度较快；但在６５０℃以下经长时间保温，其氧化特性和其它耐热钛合金相似。     

钛及钛合金板抛丸-喷淋酸洗工艺

文章介绍了钛及钛合金抛丸-喷淋酸洗去除钛板表面氧化皮工艺的特点、喷淋式酸洗的优点和宝钛集团宽厚板材料公司钛及钛合金单张板卧式抛丸-喷淋酸洗生产线的工艺流程。根据抛丸-喷淋酸洗的主要工艺参数制定工艺试验方案,通过试验采集酸洗液配比、酸洗温度、作业速度、抛丸钢丸粒度等主要工艺参数对酸洗后钛板表面粗糙度、氧化皮残留度及表面H、Fe元素含量、机械和工艺性能影响的数据。对所得数据进行统计分析,根据数据分析结果确定酸洗线酸洗钛及钛合金板材的最佳工艺参数。     

钛和钛合金的腐蚀与防腐

本文比较系统地介绍了钛和钛合金耐腐蚀的原因,以及在各种条件下:包括水流冲刷、在天然水和严重污染的海水中,电腐蚀、氯化物、氯气、次氯酸盐、氧化性酸、还原性酸、有机化学物质、有机酸等对钛和钛合金腐蚀的影响和防腐注意事项和方法。还介绍了钛合金的抗污垢性能,以及应力腐蚀裂纹和氢脆产生的条件和预防方法。适合于军用和民用工业的广泛范围。     

钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术及生物性能研究进展

对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。     

钛合金表面电弧离子镀TiAlN涂层的耐高温性能

采用独立的高纯钛靶和铝靶,在TC4钛合金基材表面以电弧离子镀工艺沉积制备了TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)对比分析了钛合金基体和涂层热疲劳及氧化前后的表面形貌,利用能谱仪(EDS)分析了氧化前后的表面成分变化,利用X射线衍射(XRD)分析了氧化前后的相结构。结果表明,TiAlN涂层表现出很好的高温抗氧化性能和热疲劳抗力,显著改善了TC4钛合金在高温环境下的使用性能。     

超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长人以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

钛表面薄膜技术的应用现状及发展

钛及钛合金具有比强度高、耐蚀性能好、无磁性等优点,但其所固有的高温易氧化、易发生接触腐蚀、导热系数小等缺点在一定程度上限制了其应用。为此,需对钛合金表面进行处理,而薄膜技术则是一种有效方法。首先概述了薄膜技术在钛材的耐磨处理、抗氧化处理、耐冲蚀处理、电活性功能处理四个方面的研究成果,然后结合作者自身的研究成果及对钛表面处理技术的认识,从钛的应用和薄膜技术的特点出发,提出了今后钛表面薄膜技术在这些方面可能的发展方向。     

钛及钛合金热氧化行为的研究现状

在对钛及钛合金的热氧化行为国内外研究现状调研的基础上,分析了钛与钛合金在多种环境中的热氧化进程,以及相应的氧化产物,深入分析此类氧化现象的具体影响要素,并且对实际的热氧化行为研究前景进行了展望.