钛合金的激光表面处理研究进展

介绍了钛合金的各种激光表面改性技术及其研究进展,讨论了激光表面改性处理工艺参数对钛合金性能的影响。并介绍了其应用前景。利用激光表面处理可克服钛合金硬度低、易发生粘着磨损等缺点,同时可提高其耐蚀性及抗高温氧化等性能。此外,利用脉冲激光沉积技术在改善钛合金的生物活性等方面也取得了好的结果。     

钛及钛合金的激光表面处理研究进展

激光表面处理是改善材料硬度、耐磨性和抗蚀性的有效途径。对钛及钛合金激光表面处理(激光表面合金化、激光熔覆和激光表面熔化)因可拓展其应用领域而备受关注。本文结合近年来的研究报道,全面综述2种激光表面处理即激光表面气体氮化和激光粉末合金化的影响因素,激光表面处理后表层组织、性能、缺陷控制以及激光参数的优化。在此基础上,阐述了目前存在的问题和今后的发展方向。     

钛及钛合金表面处理技术的应用及发展

目前,钛及钛合金在国民经济和国防工业上的应用越来越广泛,但钛及钛舍金也存在一些固有的缺陷,为了进一步提高和改善其使用特性,需要对其进行表面处理。介绍了一些对钛及钛合金行之有效的先进表面处理技术,如化学处理、阳极氧化处理、化学镀及电镀、微弧氧化、电泳沉积和纳米电沉积等,并对其应用加以讨论和评述。这些表面处理方法大大扩展了钛及钛合金的应用领域,促进了钛及钛舍金在各行业领域的应用。     

钛合金表面处理技术的新进展(下)

（接上期） 3 激光表面处理 作为现代化的表面处理技术，激光表面处理是研究工作者的重点，其应用相当活跃，也一直处于前沿。激光表面处理又分为激光表面合金化和激光表面熔覆技术，两者之间既有相似性又有原则性的区别。     

表面氧化处理的生体用钛合金

一般钛和钛合金较之常用的生体用合金Ｃｏ Ｃｒ合金和 316Ｌ不锈钢的耐磨性都较差 ,而且所产生的磨损粉在生体内都有可能产生不良影响。因此 ,新开发的一些生体用钛合金在生体内使用之前往往都要采取适当的表面处理 ,以提高其抗磨性。为此 ,日本丰桥技术科学大学和大同特殊钢公     

钛合金表面激光熔覆的研究进展

钛合金具有优异的物理化学性能,其在航空航天行业中被广泛应用.但钛合金的低硬度和低耐磨性能使它的应用受到了限制.激光熔覆因其熔覆层与基体结合力强,无污染等优点成为钛合金表面改性研究热点之一.钛合金表面熔覆具有不同特性的熔覆材料来提高钛合金表面的相应性能.介绍国内外钛合金激光熔覆的研究现状和发展趋势.     

TiAl基合金的激光表面处理

研究了激光表面合金化和表面熔覆技术在γ-TiAl基金属间化合物上的应用，从激光表面处理技术的特点和其在TiAl合金表面改性上的最新研究结果入手，探讨了激光表面层及表面处理工艺参数对TiAl合金表面组织与高温氧化性能和耐磨性的影响及其机理，研究结果表明激光表面处理在改善TiAl合金高温抗氧化性能和提高耐磨性方面有着广阔的应用前景。     

铝合金的激光表面热处理现状

综述了通过激光合金化、激光涂覆、激光熔凝,激光冲击,激光表面强化等表面热处理,改善铝合金表面硬度,耐磨性,抗疲劳等力学性能的研究现状及应用效果。     

铝合金激光表面处理

综述了铝合金激光表而处理的工艺方法和特点,包括激光重熔、激光合金化、激光熔覆等;阐述了铝合金激光表面强化层的组织特征、硬度变化及其耐磨、耐蚀性能;总结了国内外在该研究领域的最新进展和激光处理过程中存在的问题,并阐明了改进方法.     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

利用飞秒激光对钛金属表面黑化处理的研究

目的降低金属钛表面的反射率,探索钛表面黑化处理的新工艺。方法采用飞秒激光技术对金属钛表面进行了黑化处理,通过研究激光功率、扫描速度、重复频率等工艺参数,研究不同试验状态下样品的表面形貌和反射率,采用扫描电镜表征样品的微观结构,同时利用分光光度计测试样品的反射率曲线。结果当激光功率为6 W、扫描速度为100 mm/s、重复频率为200 k Hz时,样品的反射率最低,在250~800 nm波长范围内的平均反射率为2.66%。结论调节激光参数可以在金属钛表面获得不同形貌的微结构,不同工艺参数下获得的样品的反射率不同,但是都可以降低钛表面的反射率。     

钛合金表面纳米化强化研究进展

钛及钛合金因具有密度小、比强度高、耐腐蚀性能好等优点,在航空航天领域得到了广泛应用.表面纳米化是在材料表面形成一层由纳米级颗粒或晶粒组成的强化层,从而改善金属材料的表面性能,具有普适性好、工艺简单等独特优势.对钛及钛合金进行表面自纳米化处理后,其表层产生了剧烈的塑性变形,在材料中形成了独特的梯度纳米结构层,分别为剧烈变形层、亚微米细晶层、粗晶应变层和基体层,表层组织结构的改变也会导致钛合金表层性能产生变化.首先,对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述,分析了各自优缺点以及目前存在的问题.其次,着重论述了孪晶和位错在钛合金自纳米化过程中所起的关键作用,探讨了α、α+β、β3种类型钛合金纳米化机理存在的差异,对钛合金表面纳米化机理的研究现状进行了归纳总结,在此基础上,重点介绍了表面纳米化处理对钛合金表层性能的影响,主要包括近年来关于硬度与残余应力、疲劳、腐蚀、磨损、扩散性能的影响及研究现状,并对其强化机制进行了分析.最后,归纳总结了现有钛合金表面纳米化研究存在的不足,对今后的研究工作进行了展望,并提出应将表面纳米化技术与数字化仿真技术、渗氮等工艺结合,发展数字化、复合强化技术,以期为表面纳米化技术在钛合金领域的发展研究提供有价值的参考.     

热处理对激光立体成形TA15合金组织及力学性能的影响

研究了激光立体成形TA15钛合金沉积态、退火态、固溶时效态以及双固溶时效态4种状态的组织及力学性能。结果表明:沉积态组织为大量不同取向相互交叉的发达魏氏α+β板条,其拉伸性能表现出一定的各向异性。经退火后,显微组织没有明显变化,塑性在强度降低不多的情况下得到了提高。退火态试样具有良好的综合拉伸性能,达到了锻件退火态的拉伸性能标准。经固溶时效处理后可得到粗化的α初+α’组织,成形件的强度显著提高。经双固溶时效后可得到粗化α初+细化α次+α’组织,强度稍有降低。与室温相比,4种状态均呈现出高温强度降低而塑性提高的特点。对于不同的热处理状态,成形试样的洛氏硬度HRC处于30~45范围变化,不同热处理态的硬度变化与拉伸性能中的强度变化趋势一致。     

热氢处理在铸造钛合金中的应用

利用氢作为临时合金元素的热氢处理技术(TCP),在钛合金机械加工、组织细化和粉末冶金等方面都具有广泛的应用前景.文中介绍了热氢处理在改善铸造钛合金显微组织、细化晶粒方面的应用以及热氢处理工艺过程,并阐述了热氢处理工艺使组织细化的机理.     

医用钛植入体激光微纹理生物性能研究进展

医用钛合金具有强度高、弹性模量低、疲劳性能好、密度最接近人骨等优点,被广泛应用于临床医学牙科和骨移植等领域。目前较常用的医用钛合金表面加工方法包括机械加工、酸蚀、喷砂、等离子喷涂和激光加工等。通过对比分析,激光加工表现出明显优势,与化学或传统物理加工方法相比,采用激光加工医用钛植入体表面具有高效、清洁、准确、柔性等优势。应用各类脉冲激光器,可以在植入体表面加工特定的表面纹理和纹理组合,改善植入体的生物相容性。归纳了植入体表面纹理对植入环境的影响,表面纹理形状、粗糙度和润湿性等表面特性直接影响细胞组织的黏附、生长和增殖,对细胞生长具有接触导向作用。通过调控激光通量、脉冲频率、扫描速度和脉冲宽度等激光参量可对表面纹理的规则性、准确性、尺寸、氧化程度等特征产生不同影响,进而影响医用钛植入体的表面微观形貌、粗糙度、硬度和润湿性,使其在生物环境中获得更好的服役性能。通过激光加工获得的理想医用钛植入体表面可有效避免植入体表面细菌的滋生,降低发病率,提高植入成功率。经激光加工后,医用钛植入体表面会出现不同程度的裂纹,导致在服役过程中植入体表面产生的摩擦碎屑对植入体环境造成不良影响。通过综述以上各方面的研究进展可知,随着超短脉冲激光技术的发展和新型医用植入体材料β钛合金制备技术与工艺的完善,经激光加工后植入体将获得更理想的表面特性和服役性能。