重铬酸钾对钛合金表面微等离子体氧化陶瓷膜

在钛合金表面用微等离子体氧化能产生一层陶瓷膜.将重铬酸钾引入磷酸盐电解液将使钛合金微等离子体氧化过程的槽电压升高,经对所得微等离子体氧化陶瓷膜表面和截面进行扫描电镜(SEM)形貌观察,发现重铬酸钾的加入使陶瓷膜的致密性增加.XRD分析表明,不同电解液中所得膜层都是以锐钛矿型TiO2为主晶相,同时还含有少量的金红石型TiO2,重铬酸钾的加入使锐钛矿型TiO2的含量增加.对膜层进行电偶电流和循环伏安测试表明,重铬酸钾的加入使所得的膜层对金属的接触腐蚀降低,抗点腐蚀能力大大提高.     

重铬酸钾对钛合金表面微等离子体氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的影响

在钛合金表面用微等离子体氧化能产生一层陶瓷膜,将重铬酸钾引入磷酸盐电解液将使钛合金微等离子体氧化过程的槽电压升高,经对所得微等离子体氧化陶瓷膜表面和截面进行扫描电镜（SEM）形貌观察,发现重铬酸钾的加入使陶瓷膜的致密性增加,XRD分析表明,不同电解液中所得膜层都是以锐钛矿型TiO2为主晶相,同时还含有少量的金红石型TiO2,重铬酸钾的加入使锐钛矿型TiO2的含量增加,对膜层进行电偶电流和循环伏安测试表明,重铬酸钾的加入使所得的膜层对金属的接触腐蚀降低,抗点腐蚀能力大大提高。     

医用钛合金的微弧氧化膜层组织及其磨损性能

采用微弧氧化方法对医用钛合金表面进行改性,利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对微弧氧化膜层的表面形貌和化学成分进行分析,通过小振幅往复摩擦磨损试验测量膜层的耐磨损性能.结果表明:钛合金经过微弧氧化表面处理后,所得膜层存在不同尺寸的放电微孔,氧化膜内层相对外层较为致密;膜层主要由大量金红石型TiO2相、非晶相SiO2及少量锐钛矿型TiO2相组成;与基体相比,微弧氧化膜层的初期摩擦因数从0.7降低至0.1,耐磨性提高.     

交流脉冲参数对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜的影响

为了研究交流脉冲占空比和频率对微弧氧化膜的影响.采用恒电流方式对TC4钛合金进行微弧氧化,用扫描电镜和X衍射仪分析膜层的表面形貌及相结构.结果表明:随占空比的增大,微弧氧化膜层的生长速率增大,金红石相TiO2相对含量增加;随频率的增大,微弧氧化膜层的生长速率减小,表面趋于平整,锐钛矿相和金红石相TiO2相对含量与处理频率无关.     

正向电压对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响

在磷酸二氢钠、乙酸钙及EDTA混合电解液中,对TC4钛合金表面采用微弧氧化技术制备陶瓷膜层。使用膜层测厚仪和粗糙度仪对膜层进行检测,同时用SEM、EDS及XRD对膜层的表面形貌、化学成分及相组成进行分析。结果表明:随正向电压的逐渐升高,陶瓷层厚度呈上升趋势;微孔孔径逐渐增大,数量减少,粗糙度也不断增大;P、Ca二种元素的含量随正向电压升高逐渐增大,不稳定的锐钛矿型TiO2逐渐向稳定的金红石型TiO2变化。     

用微弧氧化技术处理医用钛合金表面的研究

采用微弧氧化对钛合金表面改性，讨论在不同条件下微弧氧化膜的形貌、结构和成份。结果表明，在钛合金表面得到一层金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的多孔氧化膜，且在膜中可以渗入钙，磷离子。膜层中的元素呈阶梯分布，外层的Ca,P含量较大，Ca/P含量随溶液中Ca/P含量近似呈线性增强。在确定的电解液下表面孔隙率基本不变，但孔洞大小随反应电压的增加而增加；膜的生长速率随反应时间的延长呈先快后慢变化。这种含有Ca，P成份的多孔表层结构有利于骨细胞的吸附和结合。     

微等离子体氧化陶瓷膜对钛合金耐蚀性的影响

在偏铝酸钠溶液中，利用双向脉冲微等离子体氧化技术，在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜．分析表明，陶瓷膜由Al2TiO5、α-Al2O3和金红石型TiO2构成，其中Al2TiO5为主晶相，金红石型TiO2含量由膜外层向内层逐渐增多，而α-Al2O3含量由外向内逐渐减少；整个膜层分为致密层和疏松层两部分．陶瓷膜提高了钛合金的耐盐酸和硫酸腐蚀性能．微等离子体氧化陶瓷膜使得钛合金的耐点蚀性能明显提高，同时使TCA钛合金与LY12铝合金之间的电偶腐蚀得到改善．     

模拟体液中医用钛合金阳极氧化膜的摩擦行为

目的 在TC4钛合金表面获得阳极氧化膜,分析阳极氧化膜膜厚随电压变化的规律,探讨阳极氧化膜在模拟体液中的摩擦性能。方法 用强硫酸型溶液作为电解液,利用氧化还原反应,用自制的设备在TC4钛合金表面以不同的电压进行阳极氧化,在试样表面制得颜色各异的氧化膜。使用多功能材料CFT–1型表面综合性能测试仪,对阳极氧化膜在模拟体液中进行摩擦性能测试。结果 阳极电压从15 V增大到100 V,氧化膜厚度从6.2 μm 增大到28.4 μm,平均摩擦因数先增大后减小。电压升高,Rutile TiO2在阳极氧化膜的含量不断提高。氧化膜在模拟体液中的摩擦行为分为3个过程,第一阶段,各种电压的TC4合金氧化膜均在前5 min完成短时跑和;第二阶段,摩擦因数震荡上升,随着电压的升高,氧化膜磨粒磨损加剧,局部出现剥落,75 V的剥落最大,100 V的磨痕比较平整;第三阶段,摩擦因数再次爬升,15、35、60 V出现在36 min时,75 V出现在40 min时,100 V在48 min时,阳极氧化膜被磨穿。结论 氧化膜的颜色、耐磨性、物相及表面形貌受电压影响。钛合金阳极氧化膜在模拟体液中耐磨性良好,磨损类型为磨粒磨损。     

阳极电压对医用钛材微弧氧化的影响

采用恒压模式微弧氧化对医用钛材表面改性，制备出含钙磷的TiO2复合膜层，借助于SEM、XRD和EDS研究了阳极电压对膜层的形貌、相组成和钙磷含量的影响，探讨了膜层表面和孔内钙磷的分布规律。研究结果表明，低压处理获得小孔径和锐钛矿型TiO2为主的膜层，钙磷含量和钙磷比较低，并且微孔内的钙磷含量少于膜层表面。随着阳极电压的提高，膜层的孔径增大，金红石型TiO2增多，钙磷含量和钙磷比增大。高压处理时微孔内的钙磷含量与膜层表面相当。提高微弧氧化恒压电压，可以促进Ti氧化反应。经过微弧氧化后的Ti表面多孔形貌、晶型和钙磷含量将对后续的水热处理羟基磷灰石的生成有重要影响。     

石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜的影响

在硅酸钠+磷酸钠体系溶液中添加不同含量的石墨粉,以其为氧化液对TC4钛合金进行表面微弧氧化。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,研究了石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜表面形貌、元素分布、相组成及摩擦系数的影响。结果表明,石墨含量的增加对TC4钛合金表面微弧氧化膜的形貌无太大影响,氧化膜层呈多孔结构,膜层表面有块状石墨颗粒分布;膜层中的Ti、P、O元素含量相对稳定,Si、C元素含量略有波动;膜层主要由TiO2和Ti组成,石墨对膜层中TiO2的形成有一定的阻碍作用;微弧氧化膜中的石墨颗粒能够起到一定的减摩作用,随着石墨含量的增加氧化膜的平均摩擦系数从0.85降至0.54。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

Double Glow Plasma Surface Alloyed Burn-resistant Titanium Alloy

TITANIUM and its alloys have been extensively usedin aeronautics and astronautics industries because oftheir low specific gravities,high strength,stiffness,good toughness and high corrosion resistance.However,conventional titanium alloys may be ignited and burntunder high temperature,high pressure and high gasflow velocity conditions.Titanium fire took placeseveral times in engines.This shortcoming limitsapplication of titanium alloys.In order to avoid thistechnical problem,Ti-Cr-V,Ti-Cu-…     

Use of nitrogen gas in high-speed milling of Ti-6Al-4V

To inhibit chips burning in the high-speed cutting of Ti-6Al-4V, nitrogen gas with 0.7 MPa pressure was ejected at the milling zone. The high speed flowing of nitrogen gas speeds up the chips leaving, and prevents the chips from burning at the same time. By this method the cutting force is reduced. Especially, the temperature increment of the finished surface is smaller than 5 ℃. This prevents the increase of hardness, improves the roughness of the finished surface, and reduces the tools wear. Comparing and analyzing the morphology and color of chips, which are obtained from the high-speed machining of Ti-6Al-4V with and without nitrogen gas ejection, show the action mechanism of nitrogen gas during the high-speed machining of titanium alloy, and it is concluded that nitrogen gas can be used to realize the proper high-speed milling of Ti-6Al-4V titanium alloy.     

离心研磨工艺对Ti-6 Al-4 V钛合金表面组织性能的影响

目的改善Ti-6Al-4V钛合金的组织性能。方法使用离心研磨工艺对Ti-6Al-4V钛合金进行表面处理,通过显微硬度计、X射线应力分析仪、金相显微镜,对不同加工时间下试样表层的显微硬度、残余应力、金相组织进行测试。结果离心研磨加工后,Ti-6Al-4V钛合金表面的显微硬度得到提高,试样最表面的显微硬度随加工时间的延长呈现逐渐增大的趋势,加工时间为40 min时,显微硬度达到最大值385HV,比试样基体硬度值提高了55HV;在加工深度方向上,随着深度的增加,显微硬度值逐渐降低,在深度为400μm附近,显微硬度值已与基体硬度值相差不大,并且基本不再下降。加工完成后,试样表面产生了有益的残余压应力,最大残余压应力值为436 MPa。金相组织分析结果表明,试样表层组织形成了剧烈塑性变形层,其深度约40μm,在变形层内,组织的晶粒得到明显细化。结论离心研磨抛光工艺对Ti-6Al-4V钛合金表面组织性能改善效果明显,验证了使用该工艺对Ti-6Al-4V钛合金进行表面强化的可行性。     

Formation and characterization of anodized layers on CP Ti and Ti-6Al-4V biomaterials

The biocompatibility of titanium and Ti-6Al-4V alloy materials has been attributed to the presence of a passive surface oxide layer. In this investigation, the feasibility of creating a thick, porous oxide layer by anodizing commercially pure Ti and the titanium alloy in sulfuric acid under potentiostatic conditions was examined. Characterization of the anodic oxide layers was carried out to determine their thickness, morphology and composition. The thickness of the oxide layers, as determined by Rutherford backscattering spectrometry, was found to be a function of applied potential, anodizing time and electrolyte temperature. Scanning electron microscopy investigations revealed that under suitably controlled experimental conditions, a very porous (10 μm diameter pores) surface layer could be formed. Incorporation of sulfate ions into the oxide layer was evident from depth profile analysis by Auger electron spectroscopy. The isoelectric point of the oxide layer formed on the alloy surface was measured to be 5.8.     

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.     

钛合金与WC-17Co涂层界面结合性能分析

采用超音速火焰喷涂技术在Ti-6Al-4V合金表面制备WC-17Co涂层,从显微形貌、界面氧化行为、裂纹扩展形式等方面系统分析了WC-17Co涂层与Ti-6Al-4V基体界面断裂失效原因,并利用四点弯曲法测量了WC-17Co与Ti-6Al-4V合金的平均断裂能量释放率.结果表明,热喷涂过程使Ti-6Al-4V的表面氧化相含量显著提高.氧化后Ti-6Al-4V的表面显微硬度达到322.4 HV,熔融粒子撞击到Ti-6Al-4V表面很难对基体造成明显的塑性变形,不能形成有效咬合,使得钛合金与WC-17Co涂层的结合性能偏低.     

Titanium alloys after surface gas nitriding

Experimental studies using differential scanning calorimetry (DSC) for nitriding of four titanium-alloys near α Ti-8Al-1Mo-1V, near α Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, α + β Ti-6Al-4V and near β Ti-10V-2Fe-3Al at different temperatures and for different periods of time are presented. The X-ray diffraction (XRD) technique was used in order to study the phase transformations that occur during gas nitriding. As a result of the nitrogen interaction, a nitrided layer was formed that consists of titanium nitrides, followed by an interstitial solution of nitrogen in the hcp α titanium phase. The microstructural changes of these alloys in relation to the alloy composition and processing parameters were studied. It was found that the microstructure of alloys nitrided at temperatures below their β transus temperatures for various periods of time is uniform and homogeneous. With the increase of the temperature above their β transus temperatures the microstructure changes to irregular. Microindentation hardness testing using a Knoop indenter was conducted on the nitrided titanium alloys to analyse their hardness evolution in relation to the nitriding processing parameters and alloy composition. It was found that the microhardness increases with the increase of the temperature and time of nitriding. The surface morphology of the Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo alloy in relation to the nitriding processing parameters was analysed.     

基于航空铸造钛合金Ti-6Al-4V高速铣削参数的表面质量及切削效率优化

目的研究高速铣削参数对航空铸造钛合金Ti-6Al-4V表面质量的影响规律及交互作用,并基于高速铣削参数对表面质量和材料去除率进行优化。方法采用Box-Behnken设计和二次回归正交实验法,建立高速铣削参数与表面粗糙度的显著不失拟回归模型,获得铣削参数影响表面粗糙度的显著性差异,挖掘高速铣削参数交互作用与表面粗糙度的关系;基于表面粗糙度回归模型及材料去除率,采用遗传算法(GA),对高速铣削参数进行多目标优化。结果铣削参数影响航空铸造钛合金Ti-6Al-4V试件表面粗糙度的显著性顺序为:切削深度>每齿进给量>切削宽度>主轴转速,其中切削宽度和主轴转速、每齿进给量和主轴转速的交互作用较为明显。利用遗传算法对铣削参数优化后,Ti-6Al-4V表面粗糙度较优化前提高44%,材料去除率提高70%,遗传算法优化后的试件表面粗糙度显著降低,表面刀路行距减小,纹理平均高度降低。结论由实验验证可知,通过响应曲面建立表面粗糙度显著不失拟回归模型具有较高的预测精度,基于遗传算法优化获得的铣削参数可有效提高表面质量和切削效率,对保证航空铸造钛合金Ti-6Al-4V表面质量具有较好的指导意义。     

Ti-6Al-4V合金渗氮层的生物腐蚀行为

采用真空感应快速渗氮技术对Ti-6Al-4V合金进行表面渗氮,将渗氮前后的试样置于SBF溶液中探究其耐蚀性。利用维氏硬度计、光学显微镜、电化学工作站、光学3D表面轮廓仪、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等技术对渗氮层进行测量和观察。试验结果表明:820 ℃下对Ti-6Al-4V钛合金进行真空感应渗氮处理后,渗氮层厚度达20 μm,其氮化物层硬度得到明显提高。同时,经过感应渗氮处理后样品的表面粗糙度增加。电化学试验表明经感应渗氮后Ti-6Al-4V钛合金的耐蚀性明显增强。