蜂窝状二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能

采用二次阳极氧化法,在钛基体上制得蜂窝状整齐有序的TiO2纳米管阵列,借助FESEM、XRD等进行表面形貌和结构晶型的表征和分析,通过对甲基橙的降解检测TiO2纳米管阵列的光催化活性.结果表明:可以通过改变二次阳极氧化的电压有效控制TiO2纳米管阵列结构的参数,氧化电压为20~50V时,下层TiO2纳米管管径为30~80nm、管壁为12~30nm.TiO2纳米管阵列的光催化活性与其形貌有关,蜂窝状TiO2纳米管阵列的光催化效率明显高于一次阳极氧化制得的TiO2纳米管(1.87倍).     

电化学方法制备ZrO_2∶Er~(3+)纳米管阵列及其荧光性能研究

采用电弧熔炼的方法制备锆铒元素合金(铒元素质量分数为1%,5%)。采用阳极氧化的方法在合金表明制备含有Er3+的氧化锆纳米管,EDS能谱证实有效的进行了铒元素掺杂。在600℃氮气气氛下进行退火,XRD图谱测试显示当饵离子的掺杂质量分数为1%时,氧化锆纳米管晶体结构由混合相变为单一的四方相。室温下,以257nm和317nm的紫外波长对未退火和退火后的ZrO2∶Er3+纳米管材料进行荧光性能测试,发现退火后发射中心依然是紫外发射,但发射峰中心发生了蓝移。测试结果显示,在317nm的激发波长下,材料的荧光性能显著,离子跃迁效应明显。     

电泳法制备ZnO掺杂纳米管阵列及其形貌表征

以阳极氧化铝膜为模板,采用电泳的方法,在溶液中先制备出了锌盐掺杂的前驱体,然后通过退火处理得到了ZnO:Tb3+的纳米管阵列.经扫描电镜观察该纳米管直径尺寸和管壁厚度分别为80 nm和15 nm.由XRD谱图和高分辨透射电镜分析,Tb3+离子已经进入到ZnO的晶格中并占据了Zn的格位或者位于ZnO的间隙位,最后提出了ZnO:Tb3+纳米管阵列的;形成机制.     

有机电解液中TiO2纳米管的制备及表征

以NH4F为电解质,分别以乙二醇,去离子水为电解液,用阳极氧化法制备了TiO2纳米管,考察了不同的电解液,电压,阳极氧化时间,电解质浓度等因素对TiO2纳米管形貌的影响,采用场发射扫描电子显微镜(SEM)对纳米管的形貌和结构进行表征,结果表明:乙二醇制备的纳米管比水基电解液排列有序,管径一致,管径更小;提高电压可使管状更加清晰;增长电解时间,更有利于纳米管的伸长;电解液浓度升高,腐蚀速率增高,会使管长降低。     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

二氧化钛纳米管的可控生长及表征分析

为了探索二氧化钛(TiO_2)纳米管的可控生长,以氟化铵与乙二醇的混合溶液为电解液,采用电化学阳极氧化法在钛片上制备TiO_2纳米管阵列。通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪和X射线光电子分析仪分别对TiO_2纳米管的微观形貌、晶体结构和元素组成进行表征分析。结果表明,电化学阳极氧化法可以制备出排列整齐、分布均匀的TiO_2纳米管。随着氧化时间的增长,其外径变化不大、内径略有增大、管壁变薄、管长增加;在一定氧化电压范围内,TiO_2纳米管的外径随氧化电压的增大而增大。通过控制氧化时间和氧化电压可实现TiO_2纳米管的可控生长。经450℃退火处理2h后,TiO_2纳米管为锐钛矿相晶体结构并且沿[101]择优取向。     

阳极氧化条件对双通型TiO_2纳米管阵列薄膜形成的影响

采用阳极氧化技术制备了双通型自支撑二氧化钛纳米管阵列薄膜,并研究了阳极氧化条件对所形成的阵列薄膜的厚度以及形貌的影响。结果表明,反应温度和阳极电压对所制备的阵列薄膜的表面形貌以及纳米管的生长速度有较大影响;而所生成的阵列薄膜的厚度随阳极氧化时间的增加而增加。在阳极氧化过程中,最终阶段的快速升高电压是形成双通型阵列薄膜的关键因素。     

超硬磨料砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的表面完整性研究

针对钛合金干式磨削特点,制备了金刚石和立方氮化硼(cubic boron nitride, CBN)超硬磨料砂轮,进行了与碳化硅陶瓷砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的对比试验研究。用扫描电子显微镜、三维体视显微镜、粗糙度仪和显微硬度计对磨削工况和试样表面进行了测定。分析了磨削用量对表面粗糙度的影响,比较了3种砂轮磨削工件的表面粗糙度、表面形貌、微观组织及显微硬度。研究表明:工件表面粗糙度随着磨削深度增大而增大,随着砂轮速度的增大而减小。与绿色碳化硅陶瓷结合剂砂轮相比,CBN和金刚石超硬磨料砂轮磨削工件的表面粗糙度和变质层深度较小,表面无明显烧伤,在一定用量条件下更适合Ti6Al4V合金干式磨削加工。     

电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管

通过电化学阳极氧化法在(NH4)2SO4 NH4F溶液中恒压氧化纯钛箔,制备出TiO2纳米管阵列.研究了氧化电压、后处理清洗对纳米管形貌的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察了TiO2纳米管阵列的微观形貌;采用X-射线衍射分析(XRD)表征了TiO2纳米管阵列的物相.     

电解液温度对TiO_2纳米管阵列结构和光催化性能的影响

在有机溶剂(NH4F+水+丙三醇)体系电解液中,采用电化学阳极氧化法在钛片表面制备了高度有序的TiO_2纳米管阵列,主要研究了电解液温度和阳极氧化时间对TiO_2纳米管结构和表面形貌的影响,观察到TiO_2纳米管的形貌,包括内径、壁厚和长度,随实验条件呈现规律性改变。所得的TiO_2纳米管阵列在450℃退火后可得到锐钛矿相。随着阳极氧化电解液温度的升高,TiO_2纳米管阵列的结晶度有所提高。通过在紫外光的照射下降解亚甲基蓝水溶液评价其光催化活性,分析了制备条件对TiO_2纳米管阵列的光催化性能的影响,得出材料形貌是否规整是影响光催化性能的重要因素。     

Corrosion resistance of Molybdenum Nitride modified Ti6Al4V alloy in HCl solution

The Mo-N surface modified layer on Ti6Al4V alloy was obtained by the plasma surface alloying technique. The structure and composition of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy were investigated by X-ray diffraction （XRD） and glow discharge optical emission spectroscopy （GDOES）. The Mo-N modified layer contains Mo-N coating on subsurface and diffusion layers between the subsurface and substrate. The X- ray diffraction analysis of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy reveals that the outmost surface of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy is composed of phase Mo2N （fcc） and Mo2N （tetr）. The electrochemical corrosion performance of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy in 0.5 mol/L HCl solution was investigated and compared with that of Ti6Al4V alloy. The chemical corrosion performance of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy in boiling 37% HCl solution was investigated and compared with that of Ti6Al4V alloy. Results indicate that self-corroding electric potentials and corrosion-rate of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy are higher than that of Ti6Al4V alloy in 0.5 mol/L HCl solution. The corrosion-rate of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy is lower than that of Ti6Al4V alloy in boiling 37% HCl solution.     

航空钛合金高速切削有限元建模

为了正确模拟钛合金Ti6Al4V高速切削过程中锯齿状切屑形成的过程,深入研究有限元建模过程中有限元模型的建立、材料本构关系、切屑分离准则、材料失效准则、切削热动态耗散与热传导等关键技术.结合实例,分别采用热力耦合分析和绝热分析对钛合金Ti6Al4V的加工过程进行正交切削有限元模拟.通过对2种模型获得的应力分布、温度分布、切削力曲线进行分析,以及将2种模型获得的锯齿状切屑与实际切屑形状进行对比,证明了绝热剪切是导致高速切削钛合金生成锯齿状切屑的原因.     

Microstructure and abrasive wear behaviour of anodizing composite films containing Si C nanoparticles on Ti6Al4V alloy

Anodized composite films containing Si C nanoparticles were synthesized on Ti6Al4 V alloy by anodic oxidation procedure in C4O6H4Na2 electrolyte. Scanning electron microscopy（SEM）, energy dispersive spectroscopy（EDS） and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） were employed to characterize the morphology and composition of the films fabricated in the electrolytes with and without addition of Si C nanoparticles. Results show that Si C particles can be successfully incorporated into the oxide film during the anodizing process and preferentially concentrate within internal cavities and micro-cracks. The ball-on-disk sliding tests indicate that Si C-containing oxide films register much lower wear rate than the oxide films without Si C under dry sliding condition. Si C particles are likely to melt and then are oxidized by frictional heat during sliding tests. Potentiodynamic polarization behavior reveals that the anodized alloy with Si C nanoparticles results in a reduction in passive current density to about 1.54×10-8 A/cm2, which is more than two times lower than that of the Ti O2 film（3.73×10-8 A/cm2）. The synthesized composite film has good anti-wear and anti-corrosion properties and the growth mechanism of nanocomposite film is also discussed.     

1215钢与Ti6Al4V合金的动态应力应变行为

通过热模拟实验研究易切削材料1215钢和难切削材料Ti6Al4V合金的动态应力应变行为,讨论易切削材料和难切削材料动态形变行为的差异及其原因,分析切削过程中2种材料的形变再结晶行为。结果表明:1215钢在高温低应变速率条件下,可以诱发动态再结晶过程,出现明显的软化;对于Ti6Al4V合金,在Zener-Hollomon参数(Z参数)较小时,没有出现明显的软化,相反在高应变速率下出现了软化,这种现象难以用动态再结晶理论来解释。     

ICP-AES法测定Ti-6Al-4V合金中Al，V的质量分数

用电感耦合等离子体发射光谱（ICP—AEs）法测定了Ti-6Al—4V合金中Al,V的质量分数,研究了元素分析谱线、仪器分析参数、准确度和精密度等,确定了最佳实验条件．结果表明,该方法的加标回收率为101．3％-108．4％,RSD〈2．0％．该方法简便、快速、准确、精密度好,适用于合金中Al,V质量分数的测定．     

磷酸盐浓度对微弧氧化陶瓷膜耐腐蚀性能的影响

为探讨Ti6Al4V合金在不同浓度磷酸盐体系中进行微弧氧化(MAO)后的性能,本实验利用X射线衍射仪、扫描电镜、涡流测厚仪以及电化学工作站等对生成膜层的物相组成、显微形貌、厚度以及耐腐蚀性能等进行研究.结果表明:所制备的微弧氧化膜结构呈表面粗糙,内部致密,含锐钛矿、金红石以及少量羟基磷灰石.随磷酸二氢钾浓度升高,金红石及羟基磷灰石相增多;微弧氧化膜厚度增大到一定值后不再发生变化;微弧氧化致密层与疏松层比例发生变化,增厚的疏松层表面孔增多且孔径增大,降低了膜层的耐腐蚀性能.     

高速铣削Ti6Al4V刀具磨损的试验研究

针对钛合金Ti6Al4V加工过程中产生的切削热导致刀具的快速磨损这一工艺难题,进行了不同冷却条件下的铣削加工实验。借助扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,研究了刀具的磨损形态及磨损机理。研究表明,粘结磨损是加工钛合金过程中刀具的主要磨损形式,切削液的使用并不一定提高刀具寿命,而机床的稳定性能对刀具磨损有较大影响。     

Ti6Al4V的激光选区熔化单道成形数值模拟与实验验证

对于Ti6Al4V材料的激光选区熔化（SLM）成形工艺,基于离散元方法（DEM）建立粉末颗粒随机分布的三维介观模型.采用流体体积法（VOF）对SLM成形过程的三维自由表面进行动态追踪;考虑TC4颗粒随机分布的粉床、随温度呈非线性变化的热物性参数、熔池自由液面演化、由温度梯度引起的表面张力以及蒸发作用;通过数值模拟研究激光与粉末颗粒相互作用过程中的传热、熔化、流动、凝固等过程. 结果表明,由温度梯度及表面张力梯度产生的马兰戈尼对流是影响熔池内部传热传质和熔池三维形貌的主要因素;线能量密度（LED）与马兰戈尼对流的强度呈正相关,当LED=92.9~183.0 J/m时,单道表面质量较优. 通过单道成形实验对熔池与熔道的三维尺寸与形貌进行观察分析,有效验证了数值模拟的正确性.