Ti-6Al-4V合金氮离子注入后在Tyrode’s体液中的耐蚀耐磨性能

Ti-6Al-4V合金注入氮离子后,生物相容性、抗磨损性、抗疲劳性及抗腐蚀性均有所提高,其植入人体后在体液中的耐蚀耐磨性能尤为重要,目前对此研究较少。对Ti-6Al-4V合金进行氮离子注入,并在人工模拟体液Tyrode’s溶液中进行摩擦磨损和电化学试验,研究了注氮Ti-6Al-4V合金的耐蚀耐磨性能。采用扫描电镜观察腐蚀形貌,用其自带的能谱仪分析注氮层的元素组成,采用X射线衍射仪分析注氮层的结构。结果表明:Ti-6Al-4V氮离子注入后表面形成主要由TiC,Ti及少量TiO2组成的膜层,硬度提高,在Tyrode’s溶液中的腐蚀电位升高、极化电阻增大,阳极极极化电流密度降低;在Tyrode’s溶液中摩擦后的注氮Ti-6Al-4V合金的阳极极化电流密度大于未摩擦的,极化电阻减小;Ti-6Al-4V合金氮离子注入后的摩擦系数明显降低,比磨损率减少。     

TiAl涂层对Ti_3Al合金腐蚀行为的影响

利用磁控溅射的方法在Ti_3Al合金上溅射Ti-48Al-8Cr-2Ag (原子分数/%)涂层,研究涂层对Ti_3Al合金熔盐热腐蚀和电化学腐蚀行为的影响.同时通过TEM,SEM,EDX,电化学工作站对合金的腐蚀进行研究,并对腐蚀机理进行探讨.结果表明:在熔盐热腐蚀中,涂层对基体具有很好的防护作用,这主要是因为Ti_3Al合金表面发生了大面积的脱落,而涂层试样表面腐蚀膜结合牢固.经过电化学腐蚀研究,涂层试样表面发生明显的分级钝化现象,表明涂层在Na2SO4+K2SO4溶液中具有很好的钝化性能,显示了很好的抗电化学腐蚀性能.     

Al-Zn-Bi系合金在NaCl溶液中的电化学性能研究

采用CHI660C电化学工作站测试了Al-5Zn-0.5Bi和Al-5Zn-0.5Bi-0.06Sn合金在3%NaCl溶液中的极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),考察了合金的电化学性能.结果表明,Al-5Zn-0.5Bi中添加0.06%的Sn元素后,自腐蚀电位Ecorr升高0.017V,耐腐蚀性能有所增强.等效电路RS(RPC)(QRD(RaL))较好地拟合了Al-5Zn-0.5Bi系合金在3%NaCl溶液中的EIS谱,基本反映了该铝合金的电化学腐蚀过程.随着合金在3%NaCl溶液中浸泡时间的延长,腐蚀产物膜增厚并部分脱落,主要形成点蚀.另外,腐蚀产物更容易在含Sn合金氧化膜缺陷处形成,阻碍了腐蚀介质中Cl-向其内部扩散,从而减缓了点蚀和自腐蚀速度,有助于提高该合金材料作为牺牲阳极的电流效率.     

碳氮共渗处理对Ti-6Al-4V合金空蚀行为的影响

利用碳氮共渗处理方法对Ti-6Al-4V合金表面进行改性,制备出了硬质涂层。利用SEM、EDS、XRD和Vickers显微硬度仪分别对处理后试样表面形貌和显微结构、化学组成、显微硬度进行了表征,并利用空蚀设备研究了处理后试样的空蚀行为。结果表明通过碳氮共渗处理在Ti-6Al-4V合金表面形成了均匀、致密、无裂纹的硬质涂层。该涂层具有的细晶结构,在空蚀过程中增加了裂纹萌生难度和扩展路径,减小了裂纹尖端应力和裂纹扩展速率,使其能够吸收、耗散更多的空蚀破坏能量,从而显著地改善了Ti-6Al-4V合金的耐空蚀性能。     

TI-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能

为研究除氢处理对置氢钛合金组织与性能的影响,对Ti-6Al-4V合金在不同参数条件下进行了置氢与除氢处理,采用光学显微镜分析了置氢-除氢处理过程中Ti-6Al-4V合金微观组织的演化规律,通过室温拉伸试验研究了置氢-除氢处理后Ti-6Al-4V合金的力学性能,探讨了Ti-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能之间的相...     

AZ31镁合金在Hank’s模拟体液中的腐蚀行为研究

研究了AZ31镁合金在Hank's模拟体液中的腐蚀行为,包括腐蚀形貌、腐蚀速度和腐蚀电化学特征参数.通过扫描电子显微镜(SEM)比较了不同腐蚀环境中镁合金样品的腐蚀形貌特征.利用失重法测量了镁合金的腐蚀速度,并依此分析了Hank's模拟体液中各成分对镁合金腐蚀速度的影响.测量并分析了不同pH值下的动电位动态极化曲线.结果表明,镁合金在Hank's模拟体液中的腐蚀主要为氯离子引起的点蚀;H_2PO_4~-和HPO_4~(2-)具有缓蚀作用;pH值的升高可以提高镁合金腐蚀反应的自腐蚀电位,降低腐蚀反应的热力学倾向,稳定腐蚀过程中形成的钝化膜,从而降低了腐蚀速度.     

氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响

为了研究氢对Ti-6Al-4V合金室温压缩性能的影响,采用Zwick/Z100型材料试验机对置氢Ti-6Al-4V合金进行了压缩试验,并利用OM、XRD和TEM等材料分析方法对合金的微观组织进行了观察.研究表明:置氢前,Ti-6Al-4V合金由等轴的α相和β相组成,置氢后,出现马氏体组织和氢化物;随氢含量增加,马氏体和剩余β相数量增多;氢提高了Ti-6Al-4V合金的抗压强度和塑性等室温压缩性能,最大增幅分别为33.9%和56.3%;置氢Ti-6Al-4V合金抗压强度的提高主要归因于氢的固溶强化、马氏体相变强化和氢化物强化;塑性指标的提高主要是置氢合金中塑性β相数量的增多所致.     

Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO3电解液中钝化电位区间为0.079～1.896V,钝化膜主要成分为Al₂O₃、TiO₂及少量的Nb₂O₅,呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。     

氮离子注入纯铁在人工模拟体液中的腐蚀性能研究

采用40kV的氮等离子体离子注入工业纯铁,注入剂量为7×1017ions/cm2,X射线光电子能谱(XPS)研究表面注入层元素的成分和价态,X射线衍射(XRD)分析注入层的物相转变,采用恒电位极化腐蚀试验研究了离子注入后材料在人工模拟体液中腐蚀行为.试验结果表明,氮离子注入能有效的改善纯铁在模拟体液中的耐蚀性,XRD和XPS分析发现,在试样表层形成较多的γ'-Fe4N化合物,有效的提高了材料表面的耐蚀性.     

Ti-6Al-4V钛合金细晶组织的应变疲劳行为研究

研究了Ti-6Al-4V钛合金细晶等轴组织的应变疲劳性能及其断裂行为.实验结果表明,Ti-6Al-4V铁合金的应变疲劳的过渡疲劳寿命Nt约为560个循环周次,其疲劳行为具有非常明显的循环软化特性.在不同应变幅测试条件下,均为多源疲劳萌生模式.Ti-6Al-4V合金应变疲劳断口表面大量的二次裂纹特征说明该合金具有优异的应变疲劳性能.     

增材制造Ti-6Al-4V合金组织调控研究现状

增材制造技术可实现复杂钛合金零件的快速成形,制造的Ti-6Al-4V合金具有较高的强度以及优异的高温性能,被广泛应用于航空、医疗等各大领域。综述了金属增材制造的典型工艺,分析了Ti-6Al-4V合金的相变特征,总结了选区激光熔化制造Ti-6Al-4V的力学性能和组织调控方法,着重分析了热处理温度、冷却速率、变质处理以及超声冲击等对合金组织的影响;展望了增材制造Ti-6Al-4V合金的主要发展方向。     

Ta和Ag离子双注入Ti6Al4V合金抗Hank's溶液腐蚀性能研究

采用Ta和Ag离子双注入对医用Ti6Al4V合金进行表面改性,以Ta离子1.5×1017 ions/cm2先注入,Ag离子1×1017 ions/cm2后注入合金样品表面.采用动电位极化曲线研究Ta+Ag离子双注入前后Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射X射线衍射技术研究离子双注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,以X射线光电子能谱技术分析离子双注入样品表面、离子注入合金腐蚀样品表面元素存在的化合态.结果表明,Ta+Ag离子双注入改善了Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,离子双注入合金的腐蚀电流密度与对照样相比降低了94.6％.离子双注入Ti6Al4V合金表面生成的耐蚀合金层、少量单质Ta和Ag、合金表面的氧化物腐蚀阻挡层有利于合金抗Hank’s溶液腐蚀性能的改善.     

钛合金铸造螺旋桨的研究

选用TA7(Ti-5Al-2.5Sn)和TC4(Ti-6Al-4V)钛合金铸造了水翼快艇用螺旋桨。合金用真空自耗电极电弧炉熔炼,在真空自耗电极凝壳铸造炉中用石墨模离心浇注成钛合金螺旋桨。对合金进行了机械性能、空泡剥蚀性能、腐蚀疲劳性能及应力腐蚀性能等试验;对钛合金螺旋桨进行了装艇实船试验。结果表明,钛合金是理想的螺旋桨材料。     

pH值对690合金钝化膜电化学性能的影响

核电站中的690合金面临不同的酸碱性工作环境,其表面形成的钝化膜会影响自身的应力腐蚀.以pH值为1.0的H2SO4溶液和pH值为13.6的NaOH溶液模拟了690合金的工作环境,采用动电位极化、电化学阻抗和Mott-Schottky曲线测量方法研究了690合金的钝化行为及钝化膜的电化学性能.结果表明:690合金在H2SO4溶液中具有明显的钝化区间,而在NaoH溶液中则不存在,随扫描电位正移,钝化膜在H2SO4,NaOH溶液中具有明显不同的变化趋势;690合金在NaOH溶液中的阻抗模值较大;690合金在0.1V下形成的钝化膜在H2SO4溶液中的平带电位为0.6 V,在NaOH溶液中的平带电位则为-0.3V.     

铸态和挤压态 AZ31 镁合金在 3.5%的 NaCl 溶液中的腐蚀性能比较

目的研究铸态和挤压态AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能。方法采用光学显微镜和X射线衍射分析了铸态AZ31镁合金挤压前后的显微组织。利用静态浸泡失重实验和电化学实验研究了铸态和挤压态AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能。结果热挤压可有效细化AZ31合金的晶粒,铸态试样的平均晶粒大小约为111μm,挤压态试样的平均晶粒大小约为9μm。AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀初期,合金表面没有发生钝化。挤压后合金的自腐蚀电位从铸态的-1.55 V提高到-1.52 V。浸泡72 h后,铸态试样的腐蚀速率为4.293 mm/a,挤压态试样的腐蚀速率为2.957 mm/a。结论挤压提高了AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能。     

脉冲电流对0.27%置氢Ti-6Al-4V合金变形行为的影响

对0.27%(质量分数)置氢Ti-6Al-4V合金进行压缩试验,对断口进行观察与分析,研究了脉冲电流对其变形行为的影响。结果表明,脉冲电流使0.27%置氢和未置氢Ti-6Al-4V合金的变形抗力降低和压缩延伸率提高。脉冲电流产生的焦耳热效应,是影响0.27%置氢Ti-6Al-4V合金力学性能变化的主要原因。由于电致塑性效应的影响,Ti-6Al-4V合金的断裂形式由延性脆性沿晶断裂向准解理穿晶断裂转变,但是对于0.27%置氢Ti-6Al-4V合金,由于在低温条件下氢脆的影响其准解理断裂特征不如未置氢Ti-6Al-4V合金的明显。     

电子束3D打印Ti-6Al-4V合金电化学腐蚀性能研究

研究了电子束3D打印Ti-6Al-4V合金的微观组织和电化学腐蚀性能之间的关系。研究表明,在平行于成型方向(XOZ面),观察到竖直生长的原始β柱状晶,其主要由晶界柱状α、沿晶界生长的集束α以及β晶内网篮状α组成,其中,网篮组织内部α片层取向各异,细小的棒状β相位于α片层之间。通过在1 mol/L HCl溶液中对合金动态极化曲线和电化学阻抗谱的测量来研究各成型面抗腐蚀性能,与XOY面相比,XOZ面表现出更好的耐腐蚀性,这种性能的差异与合金显微组织密切相关,利用OM、SEM和TEM等分析手段可得,各个成型面抗腐蚀性能差异主要是由于β相含量不同,其中XOZ面β相含量最高,其耐腐蚀性能最好,因此通过控制成型过程以获得高含量β相可以提高合金耐腐蚀性能,除此之外,合理选择电子束3D打印Ti-6Al-4V合金的应用表面可以获得更好的耐腐蚀性。     

超塑成形/扩散连接热环境对Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响

采用光学显微镜研究了Ti-6Al-4V合金经超塑成形/扩散连接(SPF/DB)热影响后的微观组织演变,在室温和空气条件下进行了旋转弯曲疲劳试验,并采用扫描电子显微镜对试样断口形貌进行了观察.结果表明:Ti-6Al-4V合金经历SPF/DB热工艺后,初始的双态组织转变为了等轴组织;强度有所降低,塑性略有提高,而旋转弯曲疲劳极限从420 MPa降低至405 MPa,在相同应力条件下(σ=431 MPa),SPF/DB后试样的疲劳寿命从10⁷量级降低至10⁶量级;疲劳断口源区附近的放射线增粗且变的不连贯,疲劳裂纹扩展区的疲劳条带间距增大,裂纹扩展速率提高.这主要是由于SPF/DB热环境使Ti-6Al-4V合金片层α数量显著减少,降低了晶界总体长度,减弱了α相晶界对疲劳小裂纹扩展的阻碍作用.     

损伤容限钛合金的研究进展及应用现状

本文综述了Ti-6Al-4V ELI, TC4-DT, TC21和TA15 ELI四种损伤容限钛合金的研究新进展及其应用.指出Ti-6Al-4V ELI损伤容限合金在国外已经成功应用于飞机制造中,而 TC4-DT, TC21, TA15 ELI三种损伤容限钛合金在国内处于开发研究阶段.重点介绍了TC4-DT, TC21, TA15 ELI的断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率等损伤容限性能及其影响因素,指出片层组织有利于损伤容限性能的提高.     

两种NiAl基合金在酸腐蚀工况下的磨损特性

研究了Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-x(0,1)B合金在5%H2SO4溶液中的腐蚀磨损特性,结果表明:在酸腐蚀工况下Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-1B合金的耐蚀性能优于Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金,易钝化成膜,静置腐蚀速率为0.007 mg/(cm2·h1),钝化电流密度为0.299(m A·cm-2),自然腐蚀电位为-0.213 V,表现出良好的耐酸腐蚀性能及稳定性。物质膜完整地覆盖在Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-1B合金的磨损表面,抑制了腐蚀对磨损的加速作用,Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-1B合金比Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的腐蚀磨损率减小了2-8倍。Ni Al-7.5Cr-2.5Ta-1B合金的磨蚀,受控于腐蚀磨损和完整的物质膜的保护作用。Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的磨蚀机制,受控于腐蚀磨损和磨粒磨损。