激光3D打印TC4球形合金粉末的制备

采用真空旋转电极气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4钛合金球形粉末,利用SEM、XRD、EDS、激光粒度分析仪、霍尔流速计等分析方法对制得球形粉末的形成机制、表面微观组织、成分、相组成、粒度分布、流动性和松装密度等进行了研究,结果表明:在工艺参数为感应功率60k W,雾化气压6.0MPa条件下,EIGA法成功制备了激光3D打印用TC4钛合金球状粉末,粉末球形度达到98%以上,含氧量(质量分数)为0.09%;合金粉末中Ti、Al、V等元素分布均匀,粉末颗粒表面物相为密排六方α'-Ti单相固溶体;制得的TC4粉末表面平整、光洁,粒度分布均匀,主要粒径在1~180μm之间,粉末流动性为24.1 s/50g,松装密度为2.699 g/cm3,松装密度比为60.93%,符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求.     

激光熔敷合金层的组织结构和凝固过程

运用ＳＥＭ，Ｘ射线衍射仪，ＴＥＭ等先进设备，对不同成分合金激光熔敷层到基体显微组织形貌的连续变化，熔敷层的相结构，取向关系和微观缺陷进行了深入系统的研究，根据试验结果和凝固理论，探讨了激光熔敷层的凝固过程，研究结果可以作为激光熔敷技术深入研究和发展的参考。     

激光熔覆合金粉末的制粒方法

激光熔覆合金粉末的制粒方法宋武林，朱蓓蒂，吴新伟，崔昆，罗慧清（华中理工大学，武汉４３００７４）激光熔覆作为一种新颖而具有应用潜力的材料表面改性新工艺，已被人们所关注。激光熔覆的第一步是熔覆合金粉末的供给。据目前报导，供给方法有两种：一种是预置粉末法...     

激光熔敷合金层组织和腐蚀磨损特性的研究

研究了在４５钢表面进行激光熔敷镍基合金，镍基Ｃｒ２Ｏ３合金和镍基ＷＣ合金的熔敷层的组织结构、耐蚀性及不同冲击速度和不同浓度的腐蚀介质下的腐蚀磨损特性。结果表明，激光熔敷合金层不论耐性还是抗腐蚀磨损性能都优于不锈钢，产根据组织分析，显微硬度测试及腐蚀磨损后的表面形貌观察，探讨了熔敷合金层的腐蚀磨损过程。     

铝合金表面激光熔覆钛基粉末涂层的性能与组织

采用激光熔覆技术,在铝合金表面制备钛基涂层,对激光熔覆层微观组织、摩擦磨损性能及显微硬度进行测试。结果表明:激光熔覆区主要为树枝晶,过渡区主要为胞状晶,热影响区以等轴晶为主。熔覆层样品表面平均硬度较铝合金基体(120HV)提高了2倍,硬度值为326.3HV。熔覆层的耐磨性能提高显著,表面主要为微小犁沟,磨损损失质量约为铝合金基体的53%。     

热加工工艺对医用TC4合金棒材显微组织的影响

研究了热加工工艺对医用TC4合金大规格棒材显微组织的影响。研究结果表明:采用单一的拔长变形方式或单一的镦拔变形方式,不能全面解决医用TC4合金大规格棒材生产过程中经常出现的显微组织不均匀和成品率低下等问题;采用温度梯度镦拔组合变形工艺(Tβ+(30～70)℃镦拔,变形量50%→Tβ-(10～30)℃镦拔,变形量50%→Tβ-(30～70)℃镦拔,变形量50%),可以有效改善精锻用原始棒坯的组织,从而获得具有均匀细小等轴组织的医用TC4合金70 mm棒材。     

EIGA法制备TC4合金粉末的激光3D打印性能研究

采用电极感应熔炼气雾化法制备了50~180μm激光3D打印用TC4合金粉末,研究了粉末截面微观组织和成分,并采用激光3D打印成形了TC4合金样品,研究了松装密度对激光3D成形熔池截面形貌的影响,粉末粒径范围对打印样品的微观组织、拉伸断口形貌的影响。结果表明:TC4合金粉末内部组织存在大量的针状马氏体;随着松装密度增大,熔池的宽度和高度先增大后减小,激光3D打印成形TC4钛合金最佳松装密度为2.696~2.792g/cm~3;块状魏氏体组织随打印粉末的粒径范围减小而减少,致使拉伸断口形貌中韧窝密集程度逐渐增大,样品塑性提高。打印样品DSC分析相变起始温度为830.09℃、峰值温度为927.39℃均低于稳态相变温度,表明打印样品内存在大量亚稳相。     

硬质合金刀具铣削参数对激光熔覆TC4合金切削力的影响

为了提高激光熔覆TC4合金切削加工性能,通过设计高速铣削测试方案比较了TC4合金在铸造与激光熔覆条件下的切削性能差异。研究结果表明：激光熔覆钛合金在采用铣削加工过时表现出各向异性,铣削方向与熔覆轨迹一致,主切削力高于90°方向。在采用铣削方式处理钛合金时,主切削力随着单齿进给量不断增大而持续增大,主切削力随着切削刃不断增大而升高。主切削力在铣削深度增大的条件下呈线性上升,导致切削刃的切削抗力升高。铣削速度在100～400 m/min范围内,削主切削力在铣削速度逐渐增大的情况下呈现上升趋势。     

激光选区熔化TC4钛合金高温力学性能和显微组织研究

采用万能拉伸试验机以及光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试技术,研究了室温至550℃温度范围内激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金的力学性能和显微组织。结果表明:SLM成形TC4钛合金由针状马氏体α′相组成,晶界数量多,塑性变形时位错运动被限制在马氏体内部,因此试验合金具有高强度,室温抗拉强度为1 265 MPa,500℃抗拉强度为834 MPa,优于固溶时效处理和退火处理的TC4钛合金,然而,在500℃以上拉伸变形时,马氏体逐渐转变为平衡态的α相,组织形态由针状向片层状转变,晶界数量减少,材料抗变形能力下降,因此抗拉强度快速降低,550℃抗拉强度只有562MPa。     

碳钢表面Fe-Ni-Cr-Si-B合金熔敷层的激光处理

利用10kW连续CO₂激光束对熔敷在中碳钢表面上的Fe40Ni36Cr2Si8B14合金进行了表面非晶化处理,对已处理表面进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子衍射(EDP)的检测分析,发现无论在单条激光处理区,还是在多条处理的搭接区均获得了非晶结构,与之共存的还有微晶组织.处理中非金属无素的烧损是出现微晶的原因.     

Microstructure of laser clad Ti ＋ Al ＋ SiO2 ＋ C powders on Ti6Al4V alloy

Laser cladding experiment of Ti ＋ Al ＋ SiO2 ＋ C was carried out on Ti6Al4V alloy substrate, then the micmstructure of the clad layer was analyzed with SEM and its Anti - oxidation function was discussed. Analyses microstructure show that the clad coating can be divided into three zones along the depth direction： clad, binding and heat -affected zones. Ti5Si3 in the clad zone exists in the form of fine dendrites, TiAI matrix filling among Ti5Si3 dendrites plays a role of connecting the Ti5Si3 with the TiAl3 and transferring load, so the clad coating has been strengthened obviously.     

倾斜角度对激光选区熔化成形Ti6Al4V合金的影响

利用自主研发的Di Metal-100型激光选区熔化设备制备与基板平面成不同倾斜角的Ti6Al4V非标准拉伸试样,研究熔化成形后合金的显微组织、物理和力学性能。结果表明,Ti6Al4V合金粉末熔化成形后的组织为针状α′马氏体和(α+β)相,随倾斜角度变化,试样中α/α′相与β相的相对含量也发生变化,倾斜角为45°试样中β相含量最高;α′马氏体呈柱状分布于(α+β)相中,并且方向始终平行于成形方向(Z轴方向)。随SLM成形试样的倾斜角从0°增加到90°,其相对密度先减小后增大,并在90°时达到最大值96.1%;试样的硬度和抗拉强度均先升高后降低,在45°时达到最大值,硬度为393 HV,抗拉强度为1 288 MPa;试样表面粗糙度Ra也呈先增大后减小的趋势,在0°时达到最小值8.77μm,在30°时达到最大值19.55μm。     

Synthesis and characterisation of Ti6Al4V/xTa alloy processed by solid state sintering

ABSTRACT

This work investigates the effect of Ta particle addition into a Ti6Al4V alloy processed by solid state sintering. The volume fraction of Ta ranged between 0 and 30?vol.-%. The sintering kinetics of powder mixes are evaluated by dilatometry. Sintered materials are characterised by SEM and XRD, and their mechanical properties are obtained from microhardness and compression tests. Sintering behaviour and final microstructure are affected by Ta particles, which slow down the densification, lower the temperature of α-to-β phase transition and stabilise the β phase. Mechanical properties, as microhardness, Young’s modulus and yield stress, depend on the microstructure reached after sintering and on the residual porosity. An equation expressing the Young’s modulus of Ti6Al4V/xTa alloy as function of x and porosity is proposed and validated. The materials with at least 20?vol.-% of Ta exhibited a high strength to modulus ratio, which is suitable for orthopaedic implants.     

粉末冶金Ti6Al4V合金的研究

采用Ti粉、AlV中间合金粉,通过模压和真空烧结制备了Ti6Al4V合金,并通过随后的锻造和热处理来改变其组织和性能.通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)及力学性能检测等分析手段,系统研究了压制压力对Ti6Al4V烧结体密度的影响,以及试样状态(烧结态及烧结淬火态)、锻造温度、淬火温度及时效温度等工艺参数对粉末冶金Ti6Al4V合金组织和性能的影响.结果表明:通过模压和烧结可制备出相对密度达97.4%的Ti6Al4V合金;Ti6Al4V烧结态及烧结淬火态合金经过锻造后,相对密度接近100%;通过不同热处理工艺得到不同组织和性能,能获得等轴组织,其α晶粒尺寸在5μm左右.     

In625镍基合金粉末激光熔覆参数研究

为了确定在ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢板上激光熔覆In625镍基合金粉末的最佳生产工艺参数,采用响应曲面分析法设计并开展一系列的激光熔覆参数实验,并利用Desigh-Expert软件中Response Surface模块对最终数据进行方差定量分析。通过金相显微镜对多道搭接熔覆试样的表面形态和横截面组织进行了观察和定性分析,从而确定熔覆工艺的最佳参数组合。结果表明,在维持送粉量不变的条件下,熔覆层高度对激光功率与扫描速度的响应都比较明显;熔覆工艺的最佳参数组合为激光功率2000 W,送粉量84 g·min?1,扫描速度5 mm·s?1,在此参数下获得的熔覆试样具有高质量的熔覆层,无气孔和裂纹,且表面光滑。     

Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi高熵合金激光涂层的研究

使用激光熔覆制作了单相组成的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi合金涂层,通过退火处理使基体相析出二元金属间化合物,使用SEM、XRD、显微硬度计分析了涂层的组织形貌、相结构和硬度。结果表明,激光熔覆制得的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi涂层由BCC单相组成,显微硬度为905.2HV;在500℃以下退火处理,涂层的相组成不变。700℃以上退火,涂层从BCC相中析出二元金属间化合物Al_3Ti_3相,析出相随退火温度升高逐渐长大。涂层硬度随退火温度的升高先降低后逐渐升高,Al2Ti3相析出导致涂层硬度升高。经过900℃退火后,涂层硬度达到938.8HV,超过了未退火时涂覆态的硬度。     

激光冲击强化对Ti6Al4V合金表面完整性和四点弯曲疲劳性能的影响

采用扫描电镜、显微硬度仪、X射线应力测量仪及透射电镜等对激光冲击强化Ti6Al4V合金的表面完整性进行了分析,采用MTS疲劳试验机测试了疲劳性能,并采用扫描电镜分析了疲劳断口,探讨了激光冲击强化机制。结果表明:经功率密度为15.9 GW/cm^2的激光处理后,其四点弯曲中值疲劳寿命较未处理试样提高了4.2~23.5倍;激光功率密度越大,试样的中值疲劳寿命越长。激光冲击强化表现出比喷丸强化更优的疲劳寿命增益效果。经激光冲击强化后,Ti6Al4V合金表面形成了深度为600~1400μm的残余压应力场,表面硬度比未强化区域提高了约10%,且亚表层内部的位错密度也有显著提高。     

压制方式和烧结工艺对置氢Ti6Al4V粉末烧结体组织和性能的影响

采用磁脉冲成形和模压成形2种方法对置氢Ti6Al4V粉末进行轴向压制,然后在保护气氛下烧结,研究压制方式和烧结工艺对烧结体真空退火后组织/性能的影响.结果表明:磁脉冲压实的不同氢含量粉末坯体烧结并真空退火后的相对密度、硬度和抗压强度分别比传统模压500 MPa下压制的高8%～13%、9～17 HRA和254～1033M...     

置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响.结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.