TC4钛合金表面大面积感应钎焊WC耐磨层的研究

采用高频感应钎焊方法在TC4钛合金试样上制备WC耐磨层,研究了不同配比WC和钛基钎料混料的钎焊工艺性以及耐磨层的耐磨性,同时分析了钎焊热循环对基体组织的影响。结果表明:采用不同配比混合耐磨填料时,随着钎料含量的增加,耐磨层钎焊成形的工艺性更好,在相同工艺下钎焊的耐磨层中缺陷含量越少;随着混合耐磨填料中WC含量的增加,其耐磨性也随之增加。大面积高频感应钎焊耐磨层时,对基体组织影响较大,对基体的组织影响距离为:钎焊一次热循环为2 mm以内,而钎焊热循环2次和3次时则在3 mm以内。     

TC4钛合金表面化学镀Ni-P合金耐磨层研究

利用化学镀方法在TC4钛合金表面成功制备结合力良好的Ni-P合金耐磨层,研究了提高镀层结合力的方法,结合SEM、XRD、EDS等现代物理分析方法分析了不同温度热处理后镀层的组织结构,从而建立不同热处理温度、镀层结构与镀层硬度和耐磨性能的关系。结果表明:二次浸锌活化方法和热处理能显著提高镀层与基体的结合强度,经600℃热处理后镀层结合力达到35N。基材的硬度HV为3780MPa,磨损量为9.6mg,镀态镀层的硬度HV为5760MPa、磨损量为7.7mg。随着热处理温度升高Ni3P相增多,该相的弥散分布使镀层硬度增加,最高硬度HV达到9790MPa,但400℃后硬度降低,这是由于Ni3P相随着热处理温度的继续升高而发生偏聚,使弥散强化程度下降;镀层的磨损量随着热处理温度的升高而减小,说明耐磨性能随着热处理温度的升高而增强,600℃热处理后,虽然镀层晶粒长大、粗化及镀层硬度降低,但此时镀层晶格的完整性最佳,镀层塑性和韧性提高,所以耐磨性能最好。     

TC4合金真空钎焊的发展

综述性地介绍了TCA合金真空钎焊技术的当前状况、钎焊工艺、钎料的选择及TC4合金真空钎焊技术的未来发展方向。     

在TC6钛合金表面上高频感应钎焊WC耐磨层的试验研究

文中采用高频感应钎焊方法在TC6钛合金试样上制备了WC耐磨层,主要研究了WC耐磨层的显微组织及钎焊热循环对基体性能的影响.试验结果表明,采用高频感应钎焊方法在TC6钛合金表面钎焊WC颗粒,能得到组织致密结合良好的耐磨层;钎焊热循环TC6钛合金基体有一定的影响,离耐磨层与TC6钛合金基体的结合面越近,基体显微硬度越高,随...     

TC4钛合金真空渗氮动力学研究

对TC4钛合金进行真空渗氮处理,建立动力学方程,对其渗氮动力学规律进行了研究。结果表明,TC4钛合金真空渗氮以扩散过程为控制环节,渗氮动力学曲线符合抛物线规律,渗氮活化能为125.06 kJ/mol,小于钛合金的常规气体渗氮活化能189.79 kJ/mol,采用真空渗氮方法氮的扩散更容易进行。TC4钛合金真空渗氮在渗氮层次表面发生了铝的偏聚,表面物相主要由TiN、Ti_3Al及Ti_2AlN组成。     

TC4钛合金真空渗氮动力学研究

对TC4钛合金进行真空渗氮处理,建立动力学方程,对其渗氮动力学规律进行了研究。结果表明,TC4钛合金真空渗氮以扩散过程为控制环节,渗氮动力学曲线符合抛物线规律,渗氮活化能为125.06 kJ/mol,小于钛合金的常规气体渗氮活化能189.79 kJ/mol,采用真空渗氮方法氮的扩散更容易进行。TC4钛合金真空渗氮在渗氮层次表面发生了铝的偏聚,表面物相主要由TiN、Ti_3Al及Ti2AlN组成。     

不同钎料真空钎焊的TC4/YG8接头组织与力学性能研究

分别采用Cu69Ni Si B、Ni82Cr Si B及Ag94Al Mn三种钎料对TC4钛合金和YG8硬质合金进行真空钎焊试验。采用润湿性试验、金相显微镜、显微硬度计、扫描电子显微镜等测试手段,分别对这三种钎焊接头的微观组织、显微硬度等进行了对比分析。结果证明:Cu基钎料和Ni基钎料对硬质合金的润湿性能均较差,在其钎焊接头中均出现裂纹、脆性相;采用Ag基钎料进行钎焊,钎焊温度为920℃,保温时间为20 min时,Ag基钎料与钛合金、硬质合金的界面结合良好,无微裂纹,钎缝组织为Ag基组织,硬质合金母材Co、W元素和钛合金母材Ti、V元素向钎缝内扩散甚少,母材不发生溶蚀。     

SiC陶瓷与TC4钛合金反应钎焊的研究

采用Ｃｕ箔对常压烧结的ＳｉＣ陶瓷与ＴＣ４钛合金进行了接触反应钎焊,并对接头的微观组织,形成机理和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ｃｕ箔可以在低于其熔点的温度实现ＳｉＣ与ＴＣ４钛合金的连接。接头界面具有明显的层状结构,即由Ｔｉ－Ｃｕ－Ｓｉ合金层,Ｔｉ－Ｃｕ合金层和富Ｔｉ的Ｔｉ－Ｃｕ－Ａｌ合金层组成。在１２７３Ｋ的条件下连续５ｍｉｎ,接头室温关照切达到１８６ＭＰａ。     

TC4钛合金感应加热钎焊有限元分析

利用ANSYS有限元模拟软件,建立了TC4钛合金感应加热钎焊数值分析模型.建模时,充分考虑了感应电流的集肤效应及磁场的边缘效应.计算中,考虑了材料的非线性,运用了APDL参数化设计语言,利用多步嵌套循环实现磁-热耦合,最终得到了相应的电磁场、温度场分布情况.从模拟结果可知,磁力线随焊件与感应线圈间距增大变稀疏:焊件最高温度出现在焊件侧表面附近,最低温度出现在焊件上表面;焊件侧表面升温速率(加热速度)逐渐减小,焊件上表面升温速率先增加后减小,最终焊件各处升温速率将趋于相等.上述模拟结果将对TC4钛合金感应加热钎焊试验过程提供可靠理论依据.     

TC4钛合金间歇式真空渗氮工艺研究

为了改善TC4钛合金的表面硬度,在氮气为正压和负压条件下对其进行间歇式真空渗氮处理。通过X射线衍射、自动维氏硬度测试和电化学极化曲线分析了不同压力下渗氮层的相结构、组织、显微硬度和耐蚀性。结果表明,TC4钛合金经真空渗氮处理后,表层均可获得由TiN_(0.3)、TiN、Ti_3AlN和Al_3Ti等相组成的改性层。在负压下,表层中氮化物数量较少,但渗层较厚,硬度梯度平缓。在正压时,表层氮化物数量增多,渗层厚度及硬度却降低。氮化后的TC4钛合金耐蚀性提高。     

TC4/OFC真空扩散焊接研究

对钛合金（TC4）与无氧纯铜（OFC）异种金属在真空条件下进行直接扩散焊接,可形成良好的TC4/ OFC焊接接头。测量其焊接强度及进行微区分析的结果表明,随着温度升高,焊接接头的抗拉强度先升高后下降,最佳焊接工艺参数为：焊接温度800 ℃,保温时间30 min,焊接压力5 MPa。在TC4/ OFC焊接接头的界面上形成了元素成分逐渐变化的互扩散层。由元素分析和断口的XRD分析结果可以看出,界面处生成的物相有Cu3Ti2、Cu4Ti3、CuTi、Cu4Ti等金属间化合物,断口的形貌表明接头断裂主要发生在接头的金属间化合物弱结合处,结合处的孔洞与铜钛金属间化合物的种类、厚度决定了TC4/OFC直接扩散焊接接头的强度。     

TC4钛合金摇臂表面完整性研究

本研究采用航空发动机TC4摇臂件为研究对象,对其开展振动光饰和喷丸强化,研究对比了零件的表面毛刺、刀痕波纹、棱角倒圆、表面粗糙度、表面残余压应力水平的变化,分析了两种不同工艺对零件表面完整性的影响。结果表明:喷丸强化和振动光饰均能提高零件的表面残余压应力,且效果显著;振动光饰能有效降低零件的表面粗糙度,提高表面光度,但功效与工艺中的磨粒大小、形状和时间有关;合理的喷丸强化和振动光饰对提高零件的表面完整性有明显作用。     

TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究

TC4钛合金是一种中等强度的α-β型双相钛合金,具有优异的综合性能,长时间工作温度可达到400℃。文中针对TC4钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料对TC4合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。试验结果表明,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TC4钛合金合理可行;采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40 min扩散处理后,钎焊接头室温、高温400℃和600℃抗拉强度分别达到930 MPa、610 MPa、400 MPa;基本等强于同一热循环的母材抗拉强度。采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料930℃/10 min钎焊TC4钛合金的钎焊接头,通过930℃/40 min扩散处理后,其钎焊接头的冲击性能有明显提高。     

基于高频感应钎焊的TC4钛合金层积成形研究

为研发一种以TC4薄板直接作为金属造形材料的快速成形技术,选用自制的Ti基快冷薄带钎料,结合高频感应钎焊技术,制备了层积成形试样。通过对试样的力学性能、钎焊接头界面的显微组织进行分析。结果表明,由非晶态钎料制备的层积成形试样抗拉强度高于TC4,而晶态钎料的低于TC4。2种钎料成形试样的钎焊接头组织均由(Ti,Zr)_2(Cu,Ni)+(Ti,Zr)_(ss)共晶组织和富Zr的α-Ti固溶体构成,钎缝的拉伸断口呈人字纹形貌,为脆性断裂。     

保温时间对置氢TC4真空钎焊界面结构及连接强度的影响

采用纯铝箔做中间层,真空连接普通TC4钛合金以及氢的质量分数分别为0.1%,0.3%,0.5%置氢TC4钛合金.利用扫描电镜、X射线衍射分析仪、能谱分析仪对接头界面组织进行分析,并进行接头压剪强度试验.结果表明,当保温时间为45 min时,连接接头组织由两层组成;而当保温时间足够长,达到90 min时,接头完全由TiAl3金属间化合物层组成.不同保温时间下接头的抗剪强度有明显的差别,且随保温时间的延长而下降后.而在相同的工艺参数下,置氢TC4钛合金连接强度明显高于普通TC4钛合金.     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石的表面石墨化

以Ni-Cr合金为钎料采用真空钎焊的方法制备了金刚石钎焊试样.运用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及显微激光拉曼光谱仪对钎焊金刚石表面石墨化的形貌、石墨化程度进行了综合分析.结果表明,在Ni-Cr合金钎料真空钎焊金刚石的过程中,金刚石的表面生成了石墨,其厚度约为10μm;而钎焊过程中,金刚石表面C原子结构的破坏、解体以及降温过程中C原子的析出和再结晶是导致金刚石石墨化的原因;钎焊时在金刚石表面先生成石墨后生成碳化物.     

TC4钛合金高真空电子束焊接工艺研究

对TC4钛合金薄板进行高真空电子束焊接,结合室温拉伸试验和硬度试验,研究了焊接接头的显微组织及性能。结果表明,焊缝和热影响区的组织内部均析出了针状的α'马氏体,焊缝中心单位面积内析出的该相比热影响区较多。随着焊接速度的增大,接头抗拉强度和断面收缩率均先增大后减小。焊接接头的显微硬度分布为距离焊缝中心越远,硬度越小。焊缝的显微硬度比热影响区硬度平均高25~30 HV,热影响区的显微硬度比母材硬度平均高20~30HV。在电子束流为17 m A、聚焦电流为498 m A、焊接速度为1000 mm/min下焊接,焊接效果较好。     

表面纳米化TC4疲劳性能研究

采用超声波喷丸技术(USSP),在TC4材料上制备出具有纳米晶结构特征的表面层,通过采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、疲劳试验机及表面粗糙度仪等检测设备,对USSP处理后TC4钛合金组织与性能进行了表征。结果表明,经USSP处理后TC4表面产生剧烈塑性变形,组织细化至纳米级;实验测得USSP处理试样疲劳极限有所提高,疲劳极限最大提高了10.64%;裂纹源萌生于试样表面,疲劳断口由未处理的河流状变为处理后的波浪状;经USSP处理后粗糙度越小,缺口应力集中越小,对应疲劳性能越好。