表面改性钛合金与增强型聚四氟乙烯在海水中的摩擦学行为

为改善海水环境中钛合金与增强型聚四氟乙烯摩擦副对磨时的摩擦学性能,采用离子渗氮、微弧氧化技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。对比研究了Ti6Al4V合金基材与改性层在模拟海水环境中分别与两种增强型聚四氟乙烯配副材料对磨的摩擦学行为。结果表明:在海水介质环境中,Ti6Al4V钛合金及其表面渗氮、微弧氧化处理试样与两种增强型聚四氟乙烯配副对磨时摩擦系数均较低;Ti6Al4V钛合金基体不耐磨,且造成两种增强型聚四氟乙烯配副的严重磨损。上述两种表面处理均有效改善了钛合金表面的耐磨性能,其中表面离子渗氮处理钛合金耐磨性能更优,同时降低了增强型聚四氟乙烯配副的磨损程度,而微弧氧化处理则使增强型聚四氟乙烯配副的磨损加重。相同试验条件下,玻璃纤维增强聚四氟乙烯比锡青铜增强聚四氟乙烯的耐磨性能优。采用离子渗氮钛合金与玻璃纤维增强聚四氟乙烯组成配副材料应用于海水环境中服役的水压传动摩擦学元件有明显的优势。     

Ti6Al4V钛合金QPQ盐浴复合处理工艺的优化

通过扫描电镜和X射线衍射仪对QPQ(淬火-抛光-淬火)盐浴复合处理后Ti6Al4V钛合金的显微组织和相组成进行分析,采用正交试验法研究共渗时间、共渗温度、氧化时间和氧化温度等4个参数对钛合金耐磨性的影响,并与盐浴氮碳共渗钛合金试样进行对比。结果表明:QPQ盐浴复合处理后,Ti6Al4V钛合金表面形成的渗层由表面至内部依次为氧化层、化合物层、扩散层;当钛合金在610℃共渗1.5h,400℃氧化40min时,其平均磨损量最小,为1.11mg,比氮碳共渗试样的降低了38.3%;当钛合金在580℃共渗3.5h,400℃氧化40 min时,其平均摩擦因数最小,为0.246 7,比氮碳共渗试样的降低了21.8%;经过优化的QPQ盐浴复合处理后,钛合金的耐磨性得到明显提高。     

选区激光熔化工艺参数对Ti6Al4V粉末成型性的影响（英文）

以Ti6Al4V钛合金粉末为研究对象,在单层扫描和单道扫描实验的基础上,研究SLM工艺参数对Ti6Al4V合金材料成型性的影响,并进行了块体成型实验,通过设计正交试验及观察试样的形貌和致密度分析,最终得到Ti6Al4V合金粉末SLM块体成型的最佳工艺参数为:激光功率400W、搭接率1、扫描速度750mm/min,其致密度可以达到96.17%。     

选区激光熔化工艺参数对Ti6Al4V粉末成型性的影响

以Ti6Al4V钛合金粉末为研究对象,在单层扫描和单道扫描实验的基础上,研究SLM工艺参数对Ti6Al4V合金材料成型性的影响,并进行了块体成型实验,通过设计正交试验及观察试样的形貌和致密度分析,最终得到Ti6Al4V合金粉末SLM块体成型的最佳工艺参数为:激光功率400W、搭接率1、扫描速度750mm/min,其致密度可以达到96.17％.     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工轴线直线度误差试验研究

针对某大型飞机轴类零件深孔加工粗糙度差、轴线偏差和切屑不易控制等问题,进行了Ti6Al4V钛合金枪钻加工试验,测试了枪钻加工深孔的轴线偏差、孔径误差和加工表面完整性,并分析了产生偏差的主要原因。从而优化了Ti6Al4V钛合金枪钻加工工艺参数,得到了Ti6Al4V钛合金17深孔枪钻加工最佳工艺参数,最终实现了860mm深孔的枪钻加工,使得最终综合误差控制在0.2mm以内,表面粗糙度Ra小于1.6μm。     

增材制造SLM工艺对Ti6Al4V表面织构成型质量的影响

为了探究增材制造SLM工艺对“一步法”制备Ti6Al4V表面织构实际成型尺寸和形貌等成型质量的影响,文章采用金属3D打印机在选择性激光熔化(SLM)工艺下制备表面具有不同理论织构直径和深度的Ti6Al4V钛合金试样,观察并分析得到凹坑织构边缘和底部的未熔物随着织构直径和深度的增大而增多。随着理论织构深度增加,D400试样凹坑织构的实际直径和平均直径误差均先增加后减小,平均直径误差最小为2.08%;D800试样凹坑织构的平均直径误差呈下降趋势,最小为2.84%。而D400试样凹坑织构的平均深度误差逐渐减小,最小为2.23%;D800试样凹坑织构深度方向成型精度较低。3D打印一体成型可以在Ti6Al4V钛合金表面制备较好的凹坑织构,且实际凹坑织构在直径方向的成型质量优于深度方向。     

钛合金微弧氧化层的摩擦学性能研究

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V合金表面制备了富含钙、磷的多孔氧化陶瓷层,研究了微弧氧化层表面形貌、组成及摩擦学性能。研究结果表明,随着电压的升高,氧化层表面微孔孔径、粗糙度和Ca、P元素含量增大,显微硬度增大。25%小牛血清润滑条件下的微弧氧化层与ZrO2陶瓷球的摩擦学实验表明,微弧氧化层的摩擦因数高于Ti6Al4V钛合金,但磨损率明显降低,表明微弧氧化Ti6Al4V合金具有良好的耐磨性能。     

两种砂轮磨削Ti5Al4V钛合金的表面质量比较

分别用SiC、CBN两种砂轮对Ti5Al4V钛合金进行了干磨削试验,研究了在0.01,0.03,0.05mm三种磨削深度下钛合金的表面硬度、表面粗糙度和表面形貌。结果表明:随着磨削深度的增加,经SiC砂轮磨削后,Ti5Al4V钛合金表面形貌逐渐恶化,出现了磨削烧伤和磨削裂纹,次表层的硬度下降,出现了软化层;在相同的磨削深度下,CBN砂轮磨削的Ti5Al4V钛合金表面质量优于SiC砂轮磨削的,主要原因是CBN砂轮磨削时产生的磨削力小和磨削热较少。     

Ni+注入参数对Ti6Al4V表面改性层生物摩擦学性能的影响

为改善Ti6Al4V表面的生物摩擦学性能,把不同能量与剂量的Ni~+注入到Ti6Al4V表面以形成表面改性层。用Nano IndenterⅡ型纳米显微力学探针测定表面改性层的纳米硬度,在MRTR多功能摩擦磨损试验机上以Zr O2球/改性层为摩擦副,以透明质酸钠溶液润滑剂在室温下进行生物摩擦学实验,使用S-3000N扫描电子显微镜观察生物摩擦学试验后试样的磨痕形貌并分析磨损机制。结果表明:Ni~+注入Ti6Al4V表面的形成相为Ti2Ni;随着注入能量和剂量增加,改性层中Ti2Ni的质量分数增加,改性层的纳米硬度增加,摩擦因数下降,且磨损出现不同程度的减轻;注入能量增加比剂量增加更有利于提高改性层的生物摩擦学性能。     

辉光离子渗氮对Ti6Al4V合金在航空煤油中摩擦学性能的影响

为改善钛合金在航空煤油中的摩擦学性能,采用辉光离子渗氮技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。分析了渗氮层的表面形态、组织结构、显微硬度沿层深的分布,对比研究了钛合金基体、渗氮层和5CrMnMo工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及QSn4-3铜合金配副对磨时的耐磨性能,并探讨了渗氮层的表面粗糙度对摩擦磨损行为的影响。结果表明:Ti6Al4V钛合金表面渗氮层硬度明显高于5CrMnMo工具钢,经表面抛光后处理,其耐磨性能显著优于钛合金基材与5CrMnMo工具钢,同时也有效降低了摩擦配副的表面磨损。研究同时发现QSn4-3铜合金配副的磨损体积损失与渗氮层的表面粗糙度呈线性递增关系,原因归于铜合金配副的磨损失效由渗氮层表面微凸体的磨粒磨损作用及航空煤油的润滑状况决定。     

辉光离子渗氮对Ti6Al4V合金在航空煤油中摩擦学性能的影响

为改善钛合金在航空煤油中的摩擦学性能,采用辉光离子渗氮技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。分析了渗氮层的表面形态、组织结构、显微硬度沿层深的分布,对比研究了钛合金基体、渗氮层和5CrMnMo工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及QSn4-3铜合金配副对磨时的耐磨性能,并探讨了渗氮层的表面粗糙度对摩擦磨损行为的影响。结果表明:Ti6Al4V钛合金表面渗氮层硬度明显高于5CrMnMo工具钢,经表面抛光后处理,其耐磨性能显著优于钛合金基材与5CrMnMo工具钢,同时也有效降低了摩擦配副的表面磨损。研究同时发现QSn4-3铜合金配副的磨损体积损失与渗氮层的表面粗糙度呈线性递增关系,原因归于铜合金配副的磨损失效由渗氮层表面微凸体的磨粒磨损作用及航空煤油的润滑状况决定。     

钛合金冷风切削表面粗糙度试验研究

为了探索汽轮机低压锁扣叶片材料Ti6Al4V钛合金的切削表面粗糙度变化规律,采用均匀设计方法设计了钛合金切削参数,在冷风降温条件下,对表面粗糙度进行试验研究。运用最小二乘法原理,对试验数据进行多元线性回归分析,建立了适用于钛合金材料在冷风切削条件下的表面粗糙度经验公式,从而找到冷风条件下切削表面粗糙度的变化规律。     

渗氢温度为800℃时氢对Ti6Al4V合金切削加工性影响的试验研究

试验试件的渗氢温度为800℃。通过对不同氢含量Ti6Al4V合金试件进行车削试验,测量切削力和加工后的表面粗糙度以及观察切屑形态,研究氢对Ti6Al4V合金切削加工性的影响。试验结果表明:随氢含量增加,Ti6Al4V合金的切削加工性提高,并且有一个最佳氢含量范围,超过该氢含量范围,随氢含量增加,Ti6Al4V合金切削加工性变差。     

氮离子注入与氮化提高Ti6Al4V合金冲击磨损性能的研究

采用高频低压等离子体浸没离子注入(HLPⅢ)技术对Ti6Al4V合金实施氮离子注入与氮化处理,在新型小载荷冲击磨损试验机上进行了冲击磨损试验,并与基体试样作对比研究。结果表明:经氮离子注入与氮化处理后的试样,在同一冲击力、冲击周次下磨痕深度减小;在不同冲击力下,试样临界冲击周次增加;离子注入与氮化处理可有效降低冲击载荷作用时表面的黏着性能,提高Ti6Al4V合金抗冲击磨损的能力。     

PCBN刀具高速切削钛合金切削力和表面质量的研究

针对PCBN刀具材料和钛合金Ti6Al4V工件材料的特点,采用单因素试验法,对切削力和已加工表面粗糙度进行研究。通过与其它刀具材料作对比,证明了PCBN在高速、低进给量、低背吃刀量下切削钛合金可以得到较平稳的切削力和较低的工件已加工表面粗糙度。     

喷丸强化因素对钛合金固体粒子冲蚀抗力的影响

探讨了喷丸强化(SP)因素(残余压应力引入、表面粗糙度增大和表面加工硬化等)对Ti6Al4V钛合金固体粒子冲蚀(SPE)行为的影响和作用机制,为充分发挥SP改进航空发动机零部件服役性能的潜力提供依据。结果表明:Ti6Al4V合金表面直接喷丸处理,其SPE抗力无明显改变;SP处理后进行表面抛光,Ti6Al4V合金SPE抗力明显增加。SP造成的表面粗糙度增大导致了钛合金在大小冲击攻角下的SPE抗力的下降;SP引入的表面残余压应力对提高钛合金在90°大攻角下的SPE抗力起了重要作用,原因是SP残余压应力增加了裂纹闭合力和抑制了疲劳裂纹早期扩展;SP引起的表面加工硬化作用对提高钛合金在30°小攻角下的SPE抗力有重要贡献,这归于加工硬化提高了材料表面在小攻角下的微犁削抗力。     

绿色铣削Ti6Al4V的切削变形试验研究

钛合金Ti6Al4V的切削加工性很差,为实现其高效绿色切削,提出了用过热水蒸汽和电离空气作冷却润滑剂的绿色切削技术,分别在干切、乳化液、水蒸汽和电离空气条件下采用硬质合金铣刀YG6对Ti6Al4V进行了铣削试验,通过快速落刀装置获取了铣屑根,对绿色铣削Ti6Al4V时的切削变形进行了分析。试验结果表明:铣削变形随铣削速度vc和每齿进给量fz的增大而减小;水蒸汽和电离空气可减小铣削变形。     

基于BP神经网络的车削Ti6Al4V高温钛合金表面粗糙度预测

针对Ti6 Al4 V高温钛合金轴类零件的车削加工过程,设计了Ti6Al4V高温钛合金全因素车削实验,对不同车削参数下表面粗糙度的数值进行了测量,然后以车削参数为输入变量,以表面粗糙度为响应,建立了神经网络预测模型。然后在同等条件下实施验证实验,验证了神经网络模型的预测精度。结果显示,文中研究建立的神经网络模型可以根据切削变量准确预测机械零件表面粗糙度。研究结果可为现场生产选择合适的切削参数提供理论指导,从而实现机械零件表面粗糙度的预测和控制。     

钛合金的表面渗碳工艺及其耐磨性能

利用真空加热技术对Ti6Al4V合金表面进行渗碳处理;用X射线衍射仪分析了表面渗碳层的成分;用多功能微观摩擦试验机考察渗碳层的耐磨性能;用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌.结果表明:真空渗碳处理后在合金表面形成了TiC;真空气体渗碳后钛合金渗碳层硬度最高可达876 HV;渗碳后试样的耐磨性能有了显著的提高;在血浆润滑条件下,钛合金以塑性变形和犁沟磨损为主.     

生物医用钛合金TiN涂层微磨粒磨损及耐蚀性初步研究

对生物医用Ti6Al4V合金表面TiN涂层机械力学性能进行了研究,在分析力学性能的基础上,考察了TiN涂层在蒸馏水和Hank’s模拟体液中的耐磨性,并在Hank’s模拟人体体液中研究了TiN涂层在静态环境中的腐蚀行为。结果表明:在Ti6Al4V合金表面沉积TiN涂层后,其耐磨性和耐蚀性大大提高,有利于改善钛合金在人体环境中的使用寿命。