保健和医学用低成本β钛合金的疲劳特征

作为医用材料首先必须具有良好的生物适应性，在金属材料中钛及钛合金是首选材料。但是由于价格昂贵，制约了其发展。为了降低成本，日本新近研发出Ti-4．3Fe-7．1Cr（TFC）和Ti-4．3Fe-7．1Cr-3．0Al（TFCA）2种合金。由于这两种合金加入了廉价金属元素Fe和Cr，因此成本低于其他钛合金。TFC合金和TFCA合金的生物适应性与纯钛相同，优于Ti-6Al-4V，拉伸性能可与现有的／3钛合金相媲美。此外，先进的生物材料还要具有高的疲劳比和生物功能性。     

Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金的牙铸件性能

纯钛及钛合金因其优异的耐蚀性、生物相容性用于生物材料。目前广泛应用于牙科的材料为Ti -6Al -4V合金。日本先进工业科技研究院研制出一种比Ti -6Al -4V合金具有更好的生物相容性的新型 (α +β)钛合金 ,即Ti-15Zr -4Nb -4Ta合金。合金试样　用真空电弧炉熔炼的商业纯钛 (TA2 )、Ti-6Al-4V合金、Ti -15Zr -4Nb -4Ta合金 ,合金成分符合日本工业标准 (JIST740 1) ,铸锭经 β锻造及 (α -β)锻造后 ,得到直径为 45mm的棒材 ,将棒材表面的氧化皮除去 ,切下若干42mm×13mm的棒材做为试样备用。牙铸件　使用吸压型铸造机及T型熔模机…     

TiNi合金轴向压缩动载荷下的超弹性研究

以高温固溶时效和中温退火处理过的Ti-50．7at％Ni合金为研究对象，考察了合金在试验温度为20℃，加载速率分别为3mm／min、15mm／min、30mm／min、50mm／min作用下的轴向压缩应力-应变行为。结果表明：2种热处理方式处理过的Ti-50．7at％Ni合金具有约4．5％～5．0％的非线性超弹性，高温固溶时效处理的合金由于析出相强化提高了合金母相强度，因而相变超弹性能比中温退火的合金要好，在相同试验条件下，高温固溶时效处理合金的加载-卸载曲线包围面积比中温退火的大，但随着加载速率的增加而减小；在较高加载速率下，中温退火的合金表现出近乎线性超弹性。     

Ti-Ta合金在硝酸中电化学腐蚀研究

以8 mol/L硝酸溶液为腐蚀介质,对Ti-6Ta和Ti-32Ta合金进行极化曲线和交流阻抗谱测试,并与TA2纯钛进行对比,研究不同Ta含量钛合金的电化学性能差异。结果表明,加入6%的Ta元素后,合金的腐蚀电流密度比TA2纯钛降低了近一半;加入了32%的Ta元素后,合金的自腐蚀电位提高,腐蚀电流密度比TA2纯钛降低了66%;Ti-6Ta和Ti-32Ta合金腐蚀后表面氧化膜均为单层结构;添加Ta元素可以极大地提高钛合金的电荷转移电阻,使相位角升高、变宽,增强耐腐蚀性能。     

钛薄壁球体的化学铣加工

研究了钛及钛合金平板化学铣削及钛薄壁球体的化学铣制工艺。实验采用3种不同牌号的钛及其合金平板进行模拟实验,选择了最佳化铣条件,对纯钛（TA2）球体进行了化铣减薄。结果表明：钛及钛合金选择适宜的工艺化铣后,表面银白光亮,厚度公差≤＋0．04mm。     

可生产带卷的高强度α-β钛合金

日本神户制钢所的大山英人先生因开发了KSTi-9钛合金荣获2001年度日本钛协会技术成果奖。大山英人先生从1982年开始进行Ti-6Al-4V的断裂研究，1984年硕士毕业后进入神户制钢所，从事了2年的近β钛合金的研究，其后进行了β钛合金的组织控制研究。并在神户制钢所首次成功轧制了Ti-15-3-3-3带卷，还开发了Ti-16V-4Sn-3Al-3Nb合金。从1997年开始开发KSTi-9钛合金。 世界钛加工材产量的5100t中有一半是钛合金，其中α-β合金占绝大多数，特别是以Ti-6Al-4V为主体的合金。但Ti-6Al-4V在使用中存在不足，最大的缺点是冷加工性差，例如当…     

Ti-75合金在人工唾液中的腐蚀性实验研究

选择生物材料,在考虑该材料的生物相容性的同时,还要测试该材料在应用环境中的腐蚀性.为探讨Ti-75作为口腔修复材料的可能性,进行了腐蚀性研究.实验是在351型电化学腐蚀系统上进行的,以人工唾液为电解质,测试了Ti-75、TC4、TA2三种软材和临床常用的钴铬合金、镍铬合金的腐蚀性能.结果表明,钛材的自腐蚀电位(Ecoor)高于钴铬合金和镍铬合金,而两种钛合金又高于纯钛,因此,从Ecoor值来看,五种材料的耐蚀顺序应为两种钛合金,纯钛.钴铬合金,镍铬合金.从阳极极化曲线看,当电位升到0.23V时,三种钛材的电流基本不再增加,即进入稳态钝化状态.而且电位从0.23V升到1.2V时,仍处于钝化区,未发现过钝化现象.阳极极化     

TA19合金的耐蚀性能

TA19合金是我国近年开展研究的700MPa级工业钛合金，名义成分Ti-4Al-2V，属近α钛合金，其主要成分与俄罗斯的弦3合金相同，可广泛应用于海洋工程中，是制造舰艇、船舶的优良材料。该合金也可应用于化工及海水淡化装置。了解TA19合金的耐蚀性能，对该合金的应用推广具有重要意义。 研究了TA19合金在25℃、60℃和沸腾条件下不同浓度盐酸、硫酸和硝酸中的均匀腐蚀，沸腾30%氯化钠、20%氯化镁和40%氯化铵中的均匀腐蚀和缝隙腐蚀。 酸溶液中的均匀腐蚀 TA19合金在盐酸、硫酸和硝酸中的均匀腐蚀速率和腐蚀评级如下表所示。添加少量铝和钒…     

TA15钛合金高温变形微观组织演变分析与数值模拟

在Gleeble-1500型热模拟实验机上研究TA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）钛合金在温度860-1100℃、应变速率0．001～10／s、变形程度15％-75％条件下的微观组织演变规律。结果表明,该合金在温度860-980℃范围内成形时,随着温度的升高,初生口相减少,动态再结晶逐渐受到抑制;随着应变速率的降低,初生α晶粒略有增大。该合金在1040-1100℃范围内成形时,软化机制主要为动态回复,塑性成形后的组织由扁条状口晶粒构成,晶界处有少量呈锯齿状的再结晶晶粒。基于定量金相测量,建立了TA15钛合金860-980℃高温变形时初生α相体积分数、晶粒尺寸以及再结晶分数模型。将模型与有限元结合,对热压缩成形过程组织演化进行了数值模拟。模型平均误差小于13％,可以满足预测需要。     

石油领域耐蚀钛合金电化学特性与选材研究

针对石油工业领域钛合金油井管选材困难的问题，本文以当前市场内较常规的四类钛及钛合金TA2(工业纯钛)、TA10(Ti-0.3Mo-0.8Ni)、TC4(Ti-6Al-4V)、TC4ELI(Ti-6Al-4VELI)为研究对象，利用腐蚀电化学原理分别在常温与加热状态下对上述材料进行耐蚀性能评估，腐蚀环境模拟油田井下含CO₂-H₂S-Cl^--H₂O工况。研究结果表明：常温状态下，耐蚀性能TA2最优，TC4次优，TC4ELI再次优，TA10则相对较弱；当腐蚀环境温度升高时，材料耐蚀参数较常温状态均有所降低，同时其强弱顺序与常温状态也有所不同，依据各参数可确定耐蚀能力由强到弱依次为TC4ELI、TA2、TC4、TA10。试验结果可为油井管选材提供相应理论支持。     

Experimental and numerical studies on the performance of alloyed carbide tool in dry milling of aerospace material

Titanium alloy is widely used in the aerospace industry for applications requiring high strength at elevated temperature and high mechanical resistance. The difficulty of dislocation motion through the microstructure is responsible for its high yield strength. However, the main problems encountered when machining titanium alloy are the low material removal rate and the short tool life.This study investigated the suitability of uncoated cemented carbide tools in ball-end milling of the aerospace titanium alloy Ti-6242S. The experiments were carried out under dry cutting condition. Cutting speeds in the range of 60–150 m/min were considered. The axial and radial depths of cut were kept constant at 2.0 and 8.8 mm, respectively, and the feed rate values of 0.1 and 0.15 mm/tooth were selected. SEM analysis has been carried out on the worn tools and shows that flank wear and excessive chipping on the flank edge are the main tool failure modes. For both feed rates, the results demonstrate that the higher the cutting speed the better is the surface finish. The FEM simulation provides good results on modelling of chip formation and can be helpful to calculate the contact parameters and to understand the tool wear mechanisms when dry machining aerospace titanium alloys.     

新型Ti－120合金板材的抗弹性能研究

报导了参照美国司法学会的防弹衣测试标准对新型Ｔｉ－１２０合金裸露靶板抗弹性能的考核结束，并与纯钛ＴＡ２、高强钢及芳纶、凯夫拉纤维等材料作了比较．实验结果表明：新型Ｔｉ－１２０合金材料抗子弹穿透能力强，弹坑凹陷小，面密度比钢小，价格比芳纶和凯夫拉便宜。２．６ｍｍ厚Ｔｉ－１２０合金板材是做防弹衣的理想材料．     

Rolling of Plates and Sheets from As-Cast Ti-6Al-4V-0.1B

Trace boron addition (~0.1 wt.%) to conventional titanium alloys reduces the as-cast prior-beta grain size by an order of magnitude to about 200 μm, a grain size typically observed after ingot breakdown. In this study, the feasibility of producing plate and sheet by hot rolling of as-cast Ti-6Al-4V-0.1B (wt.%) was evaluated. Starting from an initial thickness of 25 mm, as-cast Ti-6Al-4V-0.1B was successfully rolled to 2 mm sheet in a multistep rolling process. As-cast Ti-6Al-4V (without boron addition) rolled under similar conditions exhibited severe cracking. Tensile properties of the sheets and plates made from the boron-containing alloy met or exceeded AMS 4911 specifications for Ti-6Al-4V plates and sheets produced by conventional processing route. The process of making plate and sheet stock from cast titanium alloy ingots, without recourse to expensive ingot breakdown, can significantly reduce the number of expensive and time-consuming processing steps for making titanium alloy components, thereby enhancing the affordability and expanding the range of titanium applications.     

钛合金切削过程氧化膜特性研究

高速切削钛合金时，在加工表面会产生氧化膜，对钛合金的力学性能造成影响。对钛合金Ti-6Al-4V进行单因素车削试验，研究切削表面变形特性并对氧化膜表面进行物相分析。结果表明：切削表面会产生严重塑性变形，变形层的厚度随着进给量的增大而增大，切削表面发生氧化反应，形成氧化膜，表面呈现不同的颜色，其成分主要为Al2O3、锐钛矿型 TiO2 和金红石型 TiO2。     

PCD刀具高速铣削TC4钛合金的工艺参数优化

用PCD铣刀平面精铣TC4(Ti-6Al-4V)钛合金,再用三坐标测量机、表面粗糙度仪、显微维氏硬度计和便携式X射线残余应力分析仪测量钛合金加工后的平面度、平行度、表面粗糙度、表面硬度及表面残余应力,分析不同铣削工艺参数对TC4钛合金质量和表面形貌的影响。结果表明:在主轴转速16 000 r/min,切削深度0.2 mm,每齿进给量0.06 mm/z的最佳铣削工艺参数下,PCD铣刀寿命较长,TC4钛合金工件的表面质量和形貌较好,其平面度为0.26 μm,平行度为0.64 μm,表面粗糙度为0.63 μm,表面显微硬度为3 080 N/mm2,表面残余应力为-250 MPa。      

TA15合金叶轮底漏式真空吸铸成形工艺研究

研究了底漏式真空吸铸成形方法制备钛合金小型叶轮铸件的可能性。首先研究了底漏式真空吸铸工艺参数对TA15合金在水平方向的螺旋形型腔内流动性的影响,然后研究了工艺参数对1mm厚薄板铸件在重力方向上充填率的影响,最后采用合理工艺参数成功吸铸出钛合金叶轮,叶轮铸件轮廓完整,棱角清晰。结果表明,气体压力对充型能力有决定性影响,合金液不仅在重力方向具有很强的充型能力,而且在水平方向也能够很好地充填型腔。     

Effects of the friction stir welding process variants on residual stress

A high-strength aerospace aluminium alloy, 25?mm thick plate, has been friction stir welded using four different process variants. The process variants used were stationary shoulder single pass, conventional shoulder single pass, stationary shoulder dual pass and conventional shoulder dual pass. The goal of the reported work was to investigate effects of different process variants on residual stress. Defect-free welds were produced by all process variants. Through thickness average, longitudinal, residual stress in both as-welded and post-weld heat-treated conditions is reported.     

Finite element modeling for the cutting process of the titanium alloy Ti10V2Fe3Al

By producing of critical components in the aerospace industry is widely used the β-titanium alloy Ti10V2Fe3Al (Ti-1023) due to its extremely high ratio of strength to density, its great resistance to fatigue, its excellent resistance to corrosion and fracture toughness. This material is characterized by significant difficulties in machining. Substantial assistance in the study of the titanium alloy Ti-1023 machinability can provide a simulation of machining by numerical modeling. This paper presents the results regarding the creation of the FEM models for the cutting processes of the titanium alloy Ti-1023. The created FEM cutting models were constantly verified with experimental tests of the kinetic machining characteristics and analyses of the chip morphology by orthogonal and oblique cutting as well as flat end milling with different depths of immersion. A Johnson–Cook model was used as material model of the workpiece and the damage mechanism of the workpiece is reproduced with the Cocroft and Latham model. The parameters of material and fracture model were determined by DOE study. Comparing the experimentally established and the simulated kinetic machining characteristics and chip morphology confirms that the created FEM models are of a good quality. The size of error for simulating the chip dimensions does not exceed 10 % and ranges between 10 and 30 % for simulating the resultant forces.     

热氢处理对TA15钛合金组织及性能的影响

采用真空气相热氢处理炉得到不同氢含量的TA15钛合金试样,利用扫描电镜、夏比冲击设备以及带传感器的机床等对不同氢含量的钛合金试样进行切削力获取及组织形貌观察,研究热氢处理过程中不同氢含量TA15钛合金试样的组织结构演变和力学性能规律.结果表明,TA15钛合金试样热氢处理后会出现不同程度的组织细化;热氢处理后的TA15钛...     

电子束焊接及局部热处理复合技术的数值分析

电子束焊接及局部热处理复合技术是一种多功能的电子束加工技术.文中以ANSYS有限元分析软件为平台,对2,6和12 mm厚的TC4钛合金平板电子束焊接和局部热处理时的温度场和应力场进行了数值模拟计算,详细分析了局部热处理对不同厚度钛合金平板电子束焊接温度场和残余应力场的影响规律.结果表明,在给定的计算条件下,2 mm厚TC4钛合金平板的电子束局部热处理效果最好,电子束局部热处理后上表面距焊缝中心线4 mm的区域内冷却速度基本一致,纵向残余拉应力最大值由780 MPa降低到560 MPa,减小幅度达到28%.