钛合金的定量研究进展

钛合金因其优异的综合性能受到国内外研究者和使用者的青睐,其基础和应用技术研究的核心是针对"合金成分-工艺-组织-性能"之间关系的研究。以往钛合金的成分设计、工艺-组织-性能间关系的研究都是定性的,获得了良好的结果,并得到了实际应用。"合金成分-工艺-组织-性能"之间的定量关系研究是近几年国内外钛合金研究的一个热点,已取得一定的进展。综述了高强钛合金的成分定量设计、工艺-组织-性能间定量关系建立的研究进展,主要包含高强钛合金成分的定量设计方法、微观组织的定量表征方法、组织与性能定量关系建立、工艺与性能的定量关系建立等,并通过实际验证。     

生物医用亚稳β钛合金的研究进展EI北大核心

钛及钛合金具有高比强度、低的弹性模量、无磁性以及优异的生物相容性和耐腐蚀性能等特点,被认为是理想的生物医用金属材料。以无毒性的Nb,Mo,Ta,Zr和Sn等作为主要合金化元素,并具有更低弹性模量的亚稳β型钛合金是新一代医用钛合金材料的重点发展方向。本文综述了生物医用钛合金的基本特性和发展概况,并以Ti-Nb基医用钛合金为例,介绍了新型亚稳β生物医用钛合金的成分设计方法、合金化原理、研究现状和制备技术。最后指出进一步降低弹性模量,提高强度、疲劳性能和功能特性等综合性能是生物医用β钛合金重点的发展方向,今后可以针对合金化元素的交互作用机理、合金成分设计与组织性能调控方法以及微观力学机制等问题开展深入研究。     

生物医用亚稳β钛合金的研究进展

钛及钛合金具有高比强度、低的弹性模量、无磁性以及优异的生物相容性和耐腐蚀性能等特点，被认为是理想的生物医用金属材料。以无毒性的Nb, Mo, Ta, Zr和Sn等作为主要合金化元素，并具有更低弹性模量的亚稳β型钛合金是新一代医用钛合金材料的重点发展方向。本文综述了生物医用钛合金的基本特性和发展概况，并以Ti-Nb基医用钛合金为例，介绍了新型亚稳β生物医用钛合金的成分设计方法、合金化原理、研究现状和制备技术。最后指出进一步降低弹性模量，提高强度、疲劳性能和功能特性等综合性能是生物医用β钛合金重点的发展方向，今后可以针对合金化元素的交互作用机理、合金成分设计与组织性能调控方法以及微观力学机制等问题开展深入研究。     

β钛合金成分设计:理论、方法、实践

随着科学技术的不断发展,高性能钛合金特別是β型钛合金的研究开发越来越受到世界各国的重视,伴随着应用过程,其合金设计方法得以不断地完善与提高。在新的设计方法指导下,近年来经常有新型高性能β钛合金被研发出来并得到实际应用。为了使广大冶金科技工作者,特别是从事钛合金研究的工程技术人员能够熟悉合金设计理论,着重分析讨论了β钛合金成分设计时应考虑的因素,包括β钛合金成分设计基本原理,合金化对钛合金性能的影响,Kβ稳定系数和Al、Mo当量设计准则,电子浓度因素和d-电子合金设计方法等。并简要介绍了在高强度、低模量、低成本等方面β钛合金的成分设计思路与研究进展。     

航空发动机用600℃高温钛合金的研究与发展

综述了国内外600℃高温钛合金的发展历程及其应用.分析了各国600℃高温钛合金的成分特点、热加工工艺和组织特点等.提出了我国600℃高温钛合金的研究重点.     

钛合金数据库系统的开发、显微组织定量表征及亚稳β钛合金的成分理论设计研究

赵永庆教授基于Access 2000关系数据库平台,采用面向对象的可视化编程语言Visual Basic开发了钛合金基本关系数据库;建立了一套可行的钛合金显微组织的定量分析方法与模型,实现了钛合金显微组织中相的体积分数、β晶粒大小、α条的厚度及丛域尺寸、α条的形态、位向分布等特征参数的定量描述.采用Feret Ratio建立了典型钛合金α相的统一表征模型;运用经验电子理论(EET)探讨了亚稳β钛合金的β相稳定性、贫化β相与富化β相分离及控制富化β相分解的微观机理,为实现亚稳β钛合金的成分理论设计提供理论基础.     

模糊神经网络在钛合金研究领域中的应用

模糊神经网络具有较强的非线性问题处理能力,可直接处理"不确定性"结构化知识,已成为材料科学研究领域中重要的使用技术。综述了模糊神经网络在钛合金材料化学成分设计与优化、材料成分与性能关系、微观组织定量研究等领域的应用情况,指出将该方法应用于钛合金材料研究领域,不仅可精确地描述材料成分-工艺-组织-性能之间高度复杂非线性关系,而且能够应用到材料加工的智能控制以及性能预测等领域。     

1500 MPa级新型超高强中韧钛合金

针对目前高强韧钛合金发展的瓶颈,从分类应用角度考虑,在现有高强韧钛合金的基础上,通过Mo当量选择合金元素的种类和权重,结合组织结构设计,设计了一种新型超高强中韧亚稳β钛合金.经过实验室和中试规格铸锭的加工和测试,在优化的锻造和热处理工艺下,该合金可以稳定达到两种强度级别,一种是抗拉强度大于1500 MPa、延伸率大于5...     

不锈钢和钛合金异种金属焊接研究进展

不锈钢和钛合金异种焊接在化工、航空和核工业等领域均有广泛的应用,但不锈钢和钛合金因理化性能的差异,焊接界面常形成大量脆性金属间化合物,无法得到优质的焊接结果。以扩散焊、激光焊和电子束焊为主总结了不同焊接方法的工艺参数和接头组织成分对不锈钢和钛合金焊接质量的影响,展望了不锈钢与钛合金异种金属焊接的发展趋势。     

钛合金/钢异种连接接头组织与性能研究进展

本文对钛合金/钢的异种接头连接技术的研究现状进行了总结和综述，分析了钛合金/钢直接连接和含中间层连接界面的显微组织特征，重点阐述了添加不同中间层(铜、铜基合金及其他)的钛合金/钢界面产物的形成和演变过程，并归纳了不同中间层与制备工艺的钛合金/钢力学性能，最后总结了制备良好的钛合金/钢接头可以采取的方法与设计思路，并指出该领域未来发展除使用传统方法继续深化现有研究外，可与模拟仿真结合，达成更具深度的认识与实验预测。     

Designation and development of biomedical Ti alloys with finer biomechanical compatibility in long-term surgical implants

Developing the new titanium alloys with excellent biomechanical compatibility has been an important research direction of surgical implants materials. Present paper summarizes the international researches and developments of biomedical titanium alloys. Aiming at increasing the biomechanical compatibility, it also introduces the exploration and improvement of alloy designing, mechanical processing, microstructure and phase transformation, and finally outlines the directions for scientific research on the biomedical titanium alloys in the future.     

钛合金焊接冷裂倾向评价研究现状及研究思路展望

从钛合金的大规模应用前景和钛合金焊接性的角度阐述了评价钛合金焊接冷裂纹问题的重要性。概述了常用的焊接冷裂倾向评价方法与钛合金冷裂倾向评价的研究现状，讨论了现有的钛合金冷裂倾向评价结果的实用性，提出了一条适合钛合金的冷裂倾向评价的研究思路。      

航空发动机钛燃烧及阻燃钛合金

介绍了航空发动机钛燃烧事故，以及钛合金燃烧试验，阻燃性能测试方法和太合金在国内外的研究和应用，并对国内外后的发展提出了一些建议。     

生物医用超弹性β型钛合金研究现状

新型β钛合金具有良好的耐磨性和力学性能、高抗腐蚀性以及优良的生物相容性,因而在生物医学领域得到了越来越广泛的应用.综述了钛合金的发展阶段及新型超弹性β钛合金的研究发展状况和最新进展,探讨了几种热处理工艺对钛合金超弹性的影响,介绍了几种钛合金表面改性方法,结合我国研究现状提出了新型超弹性β钛合金存在的问题,展望了其研究发展方向.     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长入以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

组合材料芯片技术在钛合金研究中的应用

综述了组合材料芯片技术在钛合金研究中应用的新进展.利用组合材料芯片技术在短周期内制备出合金元素梯度变化的多元钛合金样品,由于样品的加工状态和热处理条件相同,可以确定某种合金元素含量与整个钛合金体系组织和力学性能的定量关系.利用多种表征手段,从样品库中系统地分析组织和力学性能的变化规律并筛选出目标成分,显示出组合材料芯片技术在钛合金相变研究和合金设计中的优势.     

In-situ formed graded microporous structure in titanium alloys and its effect on the mechanical properties

A simple method to fabricate porous titanium was developed, with which the graded microporous titanium alloys could be prepared by simply casting. The in-situ formed graded microporous structure and its effect on the mechanical properties of the titanium alloys were investigated. The results indicated that the mechanical properties of such graded microporous titanium alloys were superior to the porous titanium fabricated by other methods. This work provides a bright prospect for the production of graded porous titanium alloys with low-cost and high properties. This method can also be applied to synthesize other porous metallic biomaterials.     

近几年新型钛合金的研究进展

主要介绍了进入21世纪以来国内外在新型钛合金研究领域的新发展,按照合金性能、用途、工艺等方法分3个大方面重点阐述了新型钛合金的发展特点,提出了今后各分支领域可能发展的方向.不包括含钛的金属间化合物及钛基复合材料的研发情况.     

Deformation of titanium alloy Ti–6Al–4V under dynamic compression

Deformation localisation is the main reason for material failure in cold forging of titanium alloys and is thus closely related to the production yield of cold forging. Recent research has revealed that the width of shear band of titanium alloys after dynamic compression is related with their static and dynamic mechanical properties and processing parameters. To explore the influences of these factors on titanium alloys in dynamic compression, the distributions of stress, strain, strain rate and temperature of the specimens over the macro and microscales have been systematically studied. This work can be beneficial to process parameter optimisation and material designing for cold forging. In the study of the influence of process parameters on dynamic compression, considering material constitutive behaviour, physical parameters and process parameters, a numerical dynamic compression model for titanium alloys has been constructed. The entire dynamic compression process is simulated and a good agreement with experiments is observed. By extracting and comparing the stress, strain and temperature distribution under prescribed conditions, the effects of friction and compression velocity on the macrostate and distribution of strain and stress of compression samples are studied. Friction and compression rate are important factors influencing the spread and the stress state of deformation localisation zone. When friction is reduced to a certain level, deformation localisation can be effectively alleviated. The increase of friction and compression rate can lead to early appearance of tension stress in the deformation localisation zone, which may explain the experimental finding that crack tendency increases with higher compression rate and poorer lubrication. By adjusting the process parameters, the severity of strain localisation and stress state in the localised zone can be controlled thus enhancing the compression performance of titanium alloys.     

钛合金在航天飞行器上的应用和发展

主要介绍了高强韧钛合金、高温钛合金、低温钛合金和铸造钛合金及钛合金的先进成形技术在航天飞行器上的应用,指出了钛合金发展现状和趋势。其中对粉末冶金技术和超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术做了较详细的介绍。重点介绍了美国和俄罗斯的粉末冶金技术发展现状和我国粉末钛合金技术在多种型号产品研制中的应用情况。同时指出超塑成形/扩散连接新技术为克服钛合金成形昂贵又难以加工而受到限制的问题提供了新途径。