TC4钛合金低压真空氮化改性层的制备与性能

采用低压真空渗氮的方法,在TC4钛合金表面制备了与基体结合良好的改性层.通过金相观察、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了表面改性层的组织结构,并对改性层的显微硬度及耐磨性进了测试.结果表明:TC4钛合金经低压真空渗氮处理后,表面可获得由TiN和Ti2 AlN组成的氮化物改性层,组织均匀致密,氮化物颗粒细小,硬化层与基体结合良好,表面硬度为1100～1200HV,心部硬度为300～320HV,硬化层深度可达60～70μm,硬度梯度平缓,耐磨性优良.     

TC4钛合金真空渗氮层的耐腐蚀性能

真空渗氮可较好地改善材料表面性能,但目前对其在钛合金中的应用研究较少.采用真空渗氮的方法对TC4钛合金作表面改性,通过X射线衍射仪(XRD)、失重法、电化学测试及扫描电镜(SEM)分析了改性层的形貌、相组成及腐蚀性能.结果表明:经真空渗氮处理的TC4合金在50 mL/L HF +200 mL/L HNO3混合体系中加速腐蚀10 min后,渗层表面基本保持完好,腐蚀速率只有基体的1/145,自腐蚀电位由基体的-0.762 5 V提高到0.511 9 V,腐蚀电流降低2个数量级,真空渗氮极大地改善了钛合金的耐腐蚀性.     

不锈钢低压真空渗氮组织与性能研究

本文以304奥氏体不锈钢样件为试验研究对象,在8h、400℃、不同气压条件下对样件进行了低压真空离子渗氮试验,研究分析了不同气压下低压真空离子渗氮组织与其性能(离子渗氮后的组织、渗氮层厚度、硬度、耐磨性)的变化,并得出了相应的结论。     

不同温度下等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用等离子渗氮技术提升TC4钛合金的耐磨性并探究最优渗氮温度。利用LDM 1-100型等离子渗氮设备,在650,700,750,800,850℃和900℃温度下对TC4钛合金进行渗氮处理,保温时间均为10 h。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对不同温度渗氮试样的微观组织结构、表面形貌、表面粗糙度、相结构和硬度进行表征。利用CETR UMT-3型多功能摩擦磨损试验机测试等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦学性能。结果表明:TC4钛合金表面显微硬度和粗糙度随温度升高而增大,在900℃渗氮后TC4钛合金表面显微硬度达到了1318HV 0.05,约为基体(360HV 0.05)的4倍。硬度的升高是由于渗氮后试样表面形成了硬质氮化物相(TiN和Ti2N相),且随着渗氮温度升高氮化物的含量增加。相较于低温渗氮(低于750℃)的试样,850℃和900℃渗氮试样的承载能力显著提升。与原始TC4试样相比,渗氮处理后试样的磨损体积显著降低。当渗氮温度为850℃时,试样磨损体积为未处理试样磨损体积的1.2%(1 N),3.0%(3 N)和62.2%(5 N),试样的耐磨性提升更为显著。     

TC6钛合金真空感应渗氮层的电化学腐蚀行为研究

为了评估渗氮强化后TC6钛合金在含氟离子溶液中的耐蚀性,利用间歇式真空感应渗氮技术在合金表面获得渗氮层,研究了渗氮层的组织结构及其在HNO3+HF体系溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:经真空感应渗氮处理后的TC6钛合金表层物相为Ti N,氮化层随温度升高而增厚。经开路电位(OCP)、极化曲线及交流阻抗(EIS)测试后发现:随渗氮温度的升高,TC6钛合金的抗腐蚀性能逐渐提高,和原样相比腐蚀电流密度降低了27倍,而薄膜电荷转移电阻R1最高达到1.110×1014Ω·cm2。经电化学腐蚀后的试样表面具有明显腐蚀坑,腐蚀形态均为点蚀。     

TC4钛合金热丝钨极氩弧焊接头组织性能研究

对TC4钛合金热丝钨极氩弧焊(hot-wire-TIG)焊接接头组织与性能进行研究,采用金相显微镜观察焊接接头各区域的微观组织特点,并对接头显微硬度和力学性能进行了测定。结果表明,钛合金热丝TIG焊接接头内部无焊接缺陷,焊缝性能优良;焊缝为典型的铸造组织,由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,晶粒内部可以看到细长的针状α′相;热影响区形成粗大的等轴晶粒,其组织主要有细针状α相和残余β相构成;焊接接头的抗拉强度均值为924 MPa,与母材相当;热丝TIG焊缝冲击功较母材提升明显,基本达到母材的1.5倍以上,最大达到66 J;焊缝冷弯角度达到指标要求。     

深冷处理对TC4钛合金摩擦磨损性能及微观组织的影响

目前,有关深冷处理对TC4钛合金力学性能及微观组织的影响机制尚不明晰.为此,通过硬度、摩擦磨损性能测试、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察等手段探究了不同时间深冷处理对TC4钛合金磨损性能、表面显微硬度以及微观组织的影响.研究结果表明:经不同时间的深冷处理后,TC4钛合金的耐磨损抗力以及表面显微硬度有了不同程度...     

TC4钛合金板材电子束焊接疲劳性能

研究了不同工艺电子束焊接TC4钛合金板材的疲劳性能及断口金相组织。结果表明:工艺为V=150kV、If=366mA、v=600mm/min、Ib=69mA的试样焊缝的疲劳性能最好;气孔和冷隔作为应力集中源起作用而易成为裂纹源;焊缝及母材断口均由小断块组成,断块上有典型的疲劳辉纹;工艺为V=90kV、If=1654mA、v=600mm/min、Ib=51.1mA和V=150kV、If=342mA、v=200mm/min、Ib=29mA的试样焊缝疲劳辉纹间距较母材大,即扩展速率较母材快,疲劳性能不如母材;焊缝柱状晶内的网篮状马氏体组织越粗大,裂纹扩展性能越差;裂纹的扩展方式主要是穿晶断裂,相邻柱状晶内的网篮状组织取向差别太大,穿晶扩展受阻,裂纹便改沿晶扩展。     

循环温度场下氢对TC4钛合金组织和性能的影响

由于TC4钛合金工件在冶炼、锻造、机械加工、热处理及周围环境中渗入一定数量的氢,含有氢的TC4工件在空间承受较大温差的循环作用,TC4工件的力学性能、组织状态及应力状态有可能发生变化,本文研究在空间温度场中氢含量对TC4工件的组织和力学性能的影响.     

TC4钛合金的低温拉伸性能

通过对合金的显微组织、相组成以及拉伸性能曲线的分析,研究了243K低温下TC4钛合金的拉伸行为,结果表明:243K低温环境下TC4钛合金的拉伸强度和屈服强度都有所提高,但延伸率有一定程度的下降;合金的显微结构在光学显微尺度上没有明显变化,但α固溶体的取向性变小.     

TC4钛合金低倍组织中亮条的分析

TC4钛合金低倍组织中经常有亮条缺陷，从而引起航天产品的失效，本文对亮条的断口特征，金相组织，化学成分和显微硬度进行了分析，证实亮条是原材料化学成分偏析，并讨论了亮条的产生原因和预防。     

热处理对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金进行不同热处理工艺处理,并观察分析了不同工艺处理后TC4钛合金的金相显微组织。通过拉伸、示波冲击试验,分析研究了固溶处理和时效处理对TC4钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。结果表明,TC4钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,具有片层状β相和小针丛状α相组织可获得较高综合性能。断口ESEM分析表明断裂特征为韧窝状穿晶韧性断裂。     

表面处理对TC4钛合金激光焊接的影响

目的 为了提高TC4钛合金焊缝强度,满足实际生产的要求.方法 对TC4钛合金表面分别进行砂纸打磨、喷砂、涂覆石墨层以及激光扫描处理,然后采用2000 W光纤激光器对TC4钛合金进行拼接焊接实验.结果 对表面处理后的焊接焊缝熔深、抗拉强度进行了测试,结果表明,相对于未经过表面处理的焊缝熔深,采用表面处理后的焊缝熔深均增加了30％,焊缝抗拉强度均有增加,其中采用激光扫描处理后的焊缝抗拉强度达到最高的1106 MPa,超过了母材的抗拉强度.结论 激光扫描处理后,在材料表面形成的毛化现象,增加了材料对激光的吸收率,提高了焊缝的熔深,同时激光扫描过程中,未引入任何的杂质,不会产生裂纹及气孔,使焊缝的抗拉强度大于母材,满足实际生产要求.     

热处理对TC4-DT钛合金组织性能的影响

研究了Ф300mm的TC4-DT钛合金几种热处理工艺参数对显微组织和室温性能的影响。研究表明α＋β区锻造Ф300mm的棒材晶粒较大,低倍呈现模糊晶,局部区域有明显的清晰晶,表明大规格棒材锻造均匀性较差。大规格的棒材＋双重退火热处理后,拉伸性能和断裂韧性均能达到Rm≥825MPa,RP0.2≥750MPa,A（纵向）≥8％,Z≥15％;KIC（T—L）≥90MPa·m1/2,具有良好的强度塑性匹配性能。α＋β相区锻造的Ф300mm棒材经965℃／1h Ac十550℃／6h AC和940℃／1h AC＋570℃／6h AC处理后,疲劳裂纹扩展速率在△K=11MPa·m1/2时,分别达到2．833036×10^-6mm／cycle和7．294209×10^-6mm／cyele。     

TC4钛合金焊接接头疲劳性能试验研究

对TC钛合金焊接试样进行了低周疲劳试验，在应变控制试验条件下，得到了焊接接头疲劳裂纹萌生寿命。选取弹性模量的变化间接反映焊接接头中的损伤，对焊接结构疲功损伤变化规律进行了探讨并建立了相应的应变－寿命预测方法，研究结果为航空发动机焊接结构寿命的预测提供了参考依据。     

TC4钛合金阳极氧化着色膜不同电压下的耐腐蚀性能

采用阳极氧化着色处理可以有效地提高TC4钛合金的综合性能.以正交试验方法分析了氧化着色工艺参数对TC4钛合金阳极氧化膜的影响;利用扫描电镜(SEM)观察了氧化膜的形貌,使用X射线衍射仪(XRD)分析了氧化膜的物相,通过电化学试验对其耐腐蚀性进行了探讨.结果表明:TC4钛合金阳极氧化着色的最佳工艺条件为温度45℃,氧化时间20 s,电压20 V,酸腐蚀时间40 s;决定氧化膜颜色的主要因素是氧化电压,随着氧化电压的变化,膜的颜色出现了规律性变化;阳极氧化处理后TC4钛合金表面形成了一层均匀、多孔的氧化膜,成分为TiO2,且以金红石结构存在;阳极氧化着色处理可以改善TC4钛合金的耐腐蚀性能.     

真空脉冲渗氮研究

为提高真空热处理技术的应用，我所进行真空脉冲渗氮设备的研制及真空脉冲工艺的研究，研究表明，利用真空热处理技术，进行脉冲渗氮，使渗氮后工件表面脆性小，渗氮层均匀，而且无公害，同时模具的寿命提高1－2倍，并取得一定的经济效益。     

TC4钛合金棒料亮条纹缺陷分析

某TC4钛合金棒料加工产品,在进行X射线检测时发现存在亮条纹缺陷,采用各种理化检验手段,分析了该TC4钛合金棒料的化学成分、显微组织和硬度。结果表明:该TC4钛合金棒料在冶炼时由于工艺控制不当,形成了一个严重的富钛贫铝贫钒区域,该区域在后期的热加工过程中形成了不同于基体的粗大单相α组织,其硬度明显低于基体硬度,所以X射线检测时呈现亮条纹形貌;这是一种典型的软偏析冶金缺陷。     

TC4钛合金焊接工艺研究

对TCA钛合金进行A—TIG焊和TIG焊,分析不同的焊接方法和焊接工艺参数对焊后钛合金熔深、熔宽和焊缝熔池区域显微组织的影响,运用了光学显微镜等,对A—TIG焊接头的力学性能、显微组织进行了分析研究。试验结果表明,和常规TIG焊相比,在相同的焊接参数下,A—TIG焊能够有效减小熔宽,显著增加熔深;A—TIG焊能够有效减少焊缝气孔数量;对于TCA钛合金的焊接,A—T1G焊比常规TIG焊具有较明显优势。