射频等离子体法制备球形化TC4(Ti6Al4V)合金粉末（英文）

采用射频等离子体法制备了高度球形化的TC4(Ti6Al4V)合金粉末。主要探究仪器送粉喷嘴高度、产生等离子体的功率、反应室的压力、原料粉体的粒度分布、送粉速率以及载气的气流速率等对于粉体球化率的影响。通过SEM图像观察粉体的形貌变化并计算粉体的球化率,利用XRD图谱测定球化前后粉体相结构。结果表明,通过观察球化粉末横截面可知粉末为实心球体且表面光滑,球化后粉末流动性明显提高,松装密度增大,粒度分布变窄,适合3D打印等应用技术对于合金粉体的要求。实验中,调节送粉喷嘴高度为12.5 cm,反应室压力为101.36 kPa,送粉速率为1.742 g/min,产生等离子气的功率为27.2 kW且控制原料粉体的粒度分布在38～63μm时,可使得球化率达到99%,明显高于其他球化粉末制备方法。     

射频等离子体制备球形钨粉的研究

通过射频等离子体球化处理工艺,以不规则形状钨粉为原料,制备了球形钨粉,并研究了加料速率和粉末粒度对粉末球化率的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和激光粒度分析仪对球化处理前后粉末的形貌、物相和粒度分布进行了测试和分析。结果表明：粒度在5.5~26.5 μm范围的不规则形状钨粉,经等离子球化处理后得到表面光滑、分散性好、球化率可达100%的球形钨粉。球化处理后,粉末的粒度略微增大。随加料速率的增加,钨粉的球化率降低。随着钨粉球化率的提高,粉末的松装密度和流动性得到显著改善。松装密度由6.80 g/cm3 提高到11.5 g/cm3,粉末流动性由14.12 s/50 g提高为6.95 s/50 g     

高能球磨与射频等离子体球化制备TiAl合金球形微粉

以雾化法制备的大粒度TiAl预合金粉末为原料,采用高能球磨与射频等离子体球化工艺制备出TiAl合金微细球形粉末,并研究了其粉末特性.结果表明,采用上述工艺制备的TiA1合金粉末球形率高;粒度可控,数均粒径可控制在10～60 μm范围内;粉末粒径分布窄,粒度分布均匀度指数约为0.63.粉末氧含量随粒度降低而逐渐增加,数均粒径为31.5 μm的合金粉末的氧含量约为2.44‰;数均粒径为15.6 μm的合金粉末的氧含量约为3.51‰.制备的球形TiAl合金粉末主要由a2相及少量的y相组成;粉末颗粒间成分均匀性良好,颗粒内部为均匀等轴晶组织,随着粉末粒度减小,晶粒组织趋于细化.     

射频等离子体制备球形钛粉

以不规则形状的大颗粒TiH2粉末为原料,采用射频等离子球化处理技术制备出微细球形Ti粉。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和激光粒度分析测试方法对粉末形貌、物相和粒度进行测试。结果表明:大颗粒的TiH2粉末的脱氢分解、爆碎和球化处理在等离子体中一步完成,得到微细球形粉末。其相组成主要为Ti和残余TiH相;球形粉末在1.3×10-4Pa真空条件下,经750℃、2h脱氢处理后得到单相球形Ti粉。颗粒平均粒径由原来的100~150μm减小至20~50μm,球化率可达到100%。随着加料速率的增加,粉末的球化率降低。采用射频等离子体处理TiH2粉是制备微细球形钛粉的一种新方法。     

射频热等离子体球化氧化铝粉末的实验研究

采用射频热等离子体作为高温热源对氧化铝粉末进行球化处理实验研究。结果表明:当送粉量为35 g/min时,球化后的氧化铝粉末表面极光滑,而且颗粒与颗粒之间没有粘连,分散性好,球化率几乎达到了100%。进一步提高送粉量,球化率有所降低。采用X射线衍射仪分析球化前后氧化铝粉末的相变。结果显示:前驱粉末为弱结晶的γ-Al2O3经射频热等离子体球化后变转为结晶度较好的α-Al2O3和θ-Al2O3。     

Ti6Al4V预合金粉末制备与研究

以乙醇为过程控制剂,采用机械球磨法制备Ti6Al4V预合金粉末,借助X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究不同球磨时间的Ti6Al4V预合金粉末的相组成和微观形貌。结果表明,随着球磨时间的增加,粉末逐渐细化,晶粒尺寸变小,微应变逐渐增加;球磨60 h后粉末达到较好的细化效果以及固溶效果;球磨90h后,粉末完全合金化,粉末粒度到达纳米级别,平均粒径50 nm。     

等离子体密度调控CrN薄膜结构改性Ti6Al4V双极板

目的 满足质子交换膜燃料电池双极板的使用要求。方法 采用热丝增强等离子体磁控溅射技术,通过改变热丝放电电流调控溅射等离子体密度,在Ti6Al4V（TC4）合金表面制备了氮化铬（CrN）薄膜。结果 随着热丝放电电流从0A增加至32A,真空腔内等离子体密度增强,-50V偏压下基体偏流密度从0.07 mA/cm²增至0.7 mA/cm²。CrN薄膜择优取向从低应变能的（111）转变成表面能更低的（200）择优取向。薄膜表面形貌由较疏松的四棱锥型转变成致密球形;无热丝时,CrN薄膜显示有铬的（110）衍射峰且铬原子数分数为52.16%,为富金属薄膜。热丝放电电流为16 A和32 A时,Cr N薄膜中的铬原子数分数分别降至50.79%和49.82%,且无Cr的衍射峰,即逐渐转变为贫铬。采用热丝辅助磁控溅射,将使氮气离化率增大,活性增强,引起薄膜贫铬。模拟双极板工作环境下,与TC4腐蚀电流密度1.5×10^-8 A/cm²相比,CrN薄膜的腐蚀电流密度由无热丝的3×10^-5 A/cm     

氧等离子体离子注入Ti6Al4V表面强化研究

采用PⅢ对Ti6Al4V合金进行表面处理,温度控制在300～400℃之间,利用小掠射角X射线衍射技术（GXRD）、扫描电镜（SEM）研究不同工艺条件下的相结构和表面形貌,并且测量处理后试样的显微硬度、摩擦磨损性能。结果表明：试样表面形成了金红石相,且试样表面变得粗糙;在390℃处理后的试样硬度提高27％,抗磨损性能提高。     

Ti6Al4V表面增强CrN和TiN薄膜

目的 研究表面增强氮化铬(CrN)和氮化钛(TiN)薄膜与Ti6Al4V(TC4)基体的适应性。方法 采用热丝增强等离子体磁控溅射技术,通过改变热丝放电电流,在TC4合金表面制备CrN、TiN薄膜。采用扫描电子显微镜、X–射线衍射仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计和摩擦磨损测试仪分别表征薄膜的组织形貌、成分、相结构、内应力、纳米硬度、弹性模量及耐磨性。结果 随着热丝放电电流从0 A增加至32 A,等离子体密度增大,薄膜表面形貌由较疏松的四棱锥形转变成致密球形,截面柱状晶排列更加致密;薄膜择优取向从低应变能的(111)取向转变为低表面能的(200)取向;无热丝放电时TiN薄膜内应力高于CrN薄膜,随着热丝放电电流的增大,TiN薄膜内应力逐渐低于CrN薄膜;并且随着热丝放电电流的增大,薄膜的弹性模量与硬度均增大,但相同试验条件下CrN薄膜的弹性模量与硬度均低于TiN薄膜;压痕检测结果表明,薄膜与基体结合完好;低载荷摩擦磨损检测结果表明,硬度及弹性模量较高的TiN薄膜磨损量最低。结论 在相同等离子体密度能量轰击下,硬度和弹性模量较高的TiN薄膜内应力增幅较小;低载荷磨损时,弹性模量及硬度较高、内应力较低的TiN薄膜更适用于Ti6Al4V基体的增强改性。     

选区激光熔化成形用钽粉射频等离子体球化研究

以不规则状钠还原钽粉为原料,采用射频等离子体球化技术制备高纯致密球形钽粉,实现了还原钽粉的球化、致密化和纯化。研究了送粉速率、载气流量、反应室压力等工艺参数对钽粉球化率及粉体特性的影响,并探索了球化钽粉的选区激光熔化成形适用性。结果表明：不规则状钠还原钽粉,经射频等离子体球化处理后可得到表面光滑、内部致密、高纯低氧、球化率可达100%的球形钽粉。球化处理后,钽粉粒度分布变窄。钽粉的球化率随送粉速率的增大而降低,随载气流量的增加先升高后减小。弱负压更有利于获得较高球化率的钽粉。随着球化率的提高,钽粉的流动性能显著改善,松装密度与振实密度明显提高。当送粉速率为30g/min,载气流量为5.0slpm,反应室压力为12.0Psi时,球形钽粉霍尔流速提高到5.98s/50g,松装密度由3.503g/cm_³提高到9.463g/cm_³,振实密度由5.344g/cm_³提高到10.433g/cm_³,且氧含量由0.076%降低至0.0481%。另外,射频等离子体球化钽粉具有良好的选区激光熔化成形适用性,其试样致密度ρ≥99.5%,抗拉强度σ_b=693MPa,屈服强度σ_0.2=616MPa,延伸率δ=28.5%。     

射频等离子体球化系统参数对制备球形Al2O3的影响

以不规则Al2O3粉体为原料,采用TEKNA感应等离子体球化设备SY119-30kW制备微细球形Al2O3粉体,探究主要操作参数的影响,并研究了粉末的性能。结果表明等离子球化工艺制备的Al2O3粉体不仅表面光滑,而且球形度高,致密度高,流动性好。同时等离子体球化具有提纯的作用,球化后的粉体纯度都得到改善。 经XRD物相分析可知,分别采用Ar或者N2为鞘气都可以得到相同的物质组成,高温下N2并没有使得Al2O3氮化。不同的探针轴向位置对球化效果有较大的影响,必须保证针尖在等离子体中心位置。在反应腔体压力为负压的情况下,送分速率为65g/min时,粉体球化率可以达到100%,随着送分速率的增加,粉体球化率逐渐减小。反应腔室的压力对球化效果的影响也较大,其必须与载气流量保持协调。     

空气等离子体基注入Ti6Al4V合金摩擦学性能研究

采用空气等离子体基离子注入技术对Ti6Al4V合金进行了表面改性。注入负脉冲电压分别为10kV,30kV,50kV,注入剂量为0.6×1017ions/cm2。用X射线光电子能谱仪对注入层元素分布进行了分析,结果表明:改性层的外层为TiO2,外层与内层基体之间存在Ti2O3、TiO、TiN;采用球盘磨损试验机对注入层的摩擦学性能进行了研究。结果表明:随着注入电压的增加,摩擦因数减小,耐磨性能提高。且以50kV注空气最为显著,摩擦因数较基体降低了3倍多,磨损体积与比磨损率较基体均下降了1个数量级以上。注入层硬度比基材Ti6Al4V也有明显提高。     

Ag离子注入Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能研究

采用注入不同剂量5×1016, 1×1017, 5×1017和9×1017ions/cm2,加速电压30 kV对Ti6Al4V合金进行Ag离子注入表面改性。使用动电位极化曲线研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射X射线衍射技术研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,用X射线光电子能谱技术分析离子注入合金表面和腐蚀样品表面元素存在的化合态。结果表明,Ag离子注入提高了合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,腐蚀电流密度随Ag离子注入剂量的增加稍有变化。离子注入Ti6Al4V合金表面的氧化物腐蚀阻挡层、离子注入表面合金层和表面生成的Ag和TiAg有利于合金抗Hank’s溶液腐蚀性能的改善     

钛合金表面大气压等离子体枪制备类金刚石薄膜

在大气下,采用大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体枪在低温下(350℃),以甲烷为单体,氩气为工作气体,在Ti6Al4V钛合金表面制备一层类金刚石薄膜(DLC),以期改善钛合金表面摩擦学性能。利用激光拉曼(Raman)光谱和X射线光电子能谱(XPS)分析了所制备DLC薄膜的结构;利用扫描电子显微镜(SEM)观察DLC薄膜的表面形貌;利用划痕仪测量了DLC薄膜与基体的结合力;利用球-盘摩擦磨损实验仪对DLC薄膜的耐磨性能进行了研究。结果表明:在本实验工艺条件下沉积的类金刚石薄膜厚度约为1.0μm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度Ra为13.23nm。类金刚石薄膜与基体结合力的临界载荷达到31.0N。DLC薄膜具有优良的减摩性,Ti6Al4V表面沉积DLC薄膜后摩擦系数为0.15,较Ti6Al4V基体的摩擦系数0.50明显减小,耐磨性能得到提高。     

Ti6Al4V表面激光熔覆NiCrBSi+B4C涂层的组织结构

选用NiCrBSi及2％民C混粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理，使基体中的Ti和B4C发生化学反应原位生成TiC、TiB2硬质增强相，制备出TiC与TiB2等增强相增强钛基复合材料涂层。综合运用XRD、SEM、EPMA和TEM等分析手段研究了优化熔覆工艺条件下的NiCrBSi＋B4C激光熔覆层的组织结构与相组成，并对复合涂层进行了硬度测试，结果表明：NiCrBSi＋2％B4C熔覆层的微观组织是在γ—Ni和Ni3Ti＋Ni3B共晶的基体上均匀分布着TiB2、TiC、CrB等相的多元组织，激光熔覆层的硬度比Ti6Al4V基体硬度提高到3～4倍。     

电弧喷涂Ti6Al4V涂层组织与耐磨损性能

采用ZPGD-400型电弧喷涂机在Q235钢基体上喷涂Ti6Al4V涂层,并借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及滑动磨损试验机对喷涂涂层的显微组织、结合状态、硬度以及磨损表面进行分析.结果表明,Ti6Al4V涂层组织呈典型的层状特征,孔隙少,涂层与基体结合紧密,涂层平均显微硬度1013 HV0.2其耐磨损性能为Q235钢的20倍,磨损机制主要为剥层磨损和粘着磨损.     

外科植入物用Ti6Al4V(ELI)合金棒材的成分、组织和力学性能

对国内外外科植入物用Ti6Al4V(ELI)合金棒材的成分、组织和力学性能进行分析、比较,发现国内产品在一定程度上与国外产品相当,但存在成分、组织和性能等方面稳定性的差异.西安赛特金属材料开发有限公司通过近几年的生产实践,探索出有效控制该合金棒材成分、组织和性能的方法,为国内医疗器械行业提供一种高品质的棒材.     

Ti6Al4V车削刀具磨损及切削力研究

Ti6Al4V是典型的难加工材料，切削效率低、刀具磨损严重严重，因此提高Ti6Al4V的加工效率和刀具寿命是急需解决的问题。作者对硬质合金刀具加工Ti6Al4V的切削力和磨损特性进行了实验研究。对三种不同刀具在干切削状态下车削Ti6Al4V切削力进行了试验，分析了切削力与切削速度、切削路程的关系，同时讨论了主偏角对TC4车削稳定性的影响。最后，对刀具的的磨损形态和磨损机理进行了研究。粘结、扩散、氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。     

Ag和Ta离子双注入Ti6Al4V合金表面改性

采用先注入1×1017ion/cm2Ag离子,注入能量为64.2keV;后注入1.5×1017ion/cm2Ta离子,注入能量为146.5keV对Ti6Al4V合金进行离子双注入表面改性。采用X射线衍射分析离子双注入前后Ti6Al4V合金表面的物相;利用X射线光电子能谱研究离子双注入前后Ti6Al4V合金表面元素化合态以及离子双注入Ti6Al4V合金表面元素浓度沿深度方向的分布。结果表明,离子双注入前后Ti6Al4V合金表面都被氧化了,离子注入前合金表面存在TiO、Ti2O3和Al2O3,离子双注入后Ti6Al4V合金表面有TiO2、Ta2O5、TaOx和AgO2新相生成,且在表面还存在少量V2O5和Al2O3。离子双注入合金表面生成的氧化物层形成了扩散阻挡层,阻挡铝离子和钒离子向外扩散,从而减少Ti6Al4V合金表面铝离子和钒离子的释放量。     

Surface Modification of Ti6Al4V by Plasma Copper and Nickel Alloying Process

利用等离子表面合金化技术对Ti6Al4V表面进行Cu/Ni合金化处理,采用SEM研究了温度对合金层微观结构的影响,采用GDS和XRD对合金层的成分和相组成进行测试。结果表明,850℃制备的合金层与基体冶金结合,厚度约7μm,主要由Ti,Ti2Ni,TiNi,Cu0.81Ni0.19和CuTi相组成。抗菌结果表明,合金化试样在12 h内展现了优良的抗菌性能。表面合金层也显著提高了钛合金的耐磨性能。