冷模压制Ti-6Al-4V粉末的修正Drucker-Prager Cap本构模型

通过单轴压缩实验、径向压缩（巴西圆盘）实验和冷模模压实验建立了基于密度相关修正Drucker-Prager Cap（DPC）的Ti-6Al-4V粉末压制本构模型,利用ABAQUS有限元仿真软件的二次开发用户子程序USDFLD对该本构模型进行了模拟验证。综合考虑压制过程中实验装置变形对实验数据的影响,通过空压校正实验控制实验误差,建立了更加准确的修正DPC模型。结果表明:修正DPC本构模型可很好地应用于Ti-6Al-4V粉末压制过程的仿真模拟;当上模冲压力较小时（< 50 MPa）,模壁摩擦系数随上模冲压力的增加逐渐减小,当上模冲压力较大时（>50 MPa）,模壁摩擦系数随上模冲压力的增加而基本趋于稳定。     

手机结构件用Ti-6Al-4V合金丝材硬度稳定性研究

采用化学成分满足ASTM B348—2010和GB/T 3620.1—2007要求的Ti-6Al-4V合金铸锭为原料,通过锻轧工序处理成丝坯,然后经过少道次大变形量控温热拉拔成2.6 mm丝材,最后采用在线退火的方式进行热处理。研究了O元素含量及退火冷却方式、加热温度和加热时间对Ti-6Al-4V合金丝材硬度稳定性的影响。结果表明,采用低氧含量Ti-6Al-4V合金(O含量≤0.12%)、高温快速加热(920℃×30 s及890℃×30 s)结合循环水急冷方式处理,丝材HV硬度值可稳定控制在280~300之间。     

通过等离子渗碳/CrN覆层改性处理提高Ti-6Al-4V合金的耐磨性和抗疲劳特性

In this study, a newly developed duplex coating method incorporating plasma carhurization and CrN coating was applied to Ti-6AI-4V and its effects on the wear resistance and fatigue life were investigated. The carburized layer with approximately150μm in depth and CrN coating film with 7. 5 μm in thickness were fomled after duplex coating. Hard carbide particles such as TiC And V4C3 were formed in the carburized layer. XRD diffraction pattern analysis revealed that CrN film had predominant [111] and [200] textures. The hardness (Hv) was significantly improved up to ahout 1960 after duplex coating while the hardness value of original Ti-6Al-4V was 402. The threshold load for the modification and/or failure of CrN coating was measured to be 32 N using the acoustic emission technique. The wear resistance and fatigue life of duplex coated Ti-6Al-4V improved significantly compared to those of un-treated specimen. The enhanced wear resistance can be attributed to the excellent adhesion and improved hardness of CrN coating film for the duplex coated Ti-6Al-4V. The initiation of fatigue cracks is likely to be retarded by the presence of hard and strong layers on the surface, resulting in the enhanced fatigue life.     

采用氢化钛粉制备Ti-6Al-4V合金

研究了以氢化钛粉和Al-V合金粉为原料，采用粉末冶金方法，在真空炉中脱氢烧结一次完成的生产工艺，制备了Ti-6Al-4V合金．其合金性能为：烧结密度4．4g／cm^3，抗拉强度854．89MPa，延伸率3.8％，达到国外相同水平．该方法简化了钛粉制备工艺，有利于降低最终产品杂质含量和节能．     

大型复杂薄壁Ti-6Al-4V合金熔模精密铸造工艺研究

根据复杂薄壁铸件的熔模铸造理论,对Ti-6Al-4V合金滑轨铸件结构及难点进行了全面的研究分析,针对型壳的制造、合金的熔炼和浇注以及铸件的热等静压三个方面开展了相关工艺研究。结果表明:采用氧化钇耐火材料和三醋酸锆粘结剂进行面层造型,料浆涂挂性好,有较好的润湿性和良好的工艺性能;采用真空自耗凝壳炉熔炼合金以及离心浇注,可保证钛合金熔液的质量和充填性能;采用热等静压工艺处理铸件,可提高铸件的质量和性能。最终确定熔模精密铸造最佳工艺参数,并据此生产出了合格的铸件。     

大型复杂薄壁Ti-6Al-4V合金熔模精密铸造工艺研究

根据复杂薄壁铸件的熔模铸造理论,对Ti-6Al-4V合金滑轨铸件结构及难点进行了全面的研究分析,针对型壳的制造、合金的熔炼和浇注以及铸件的热等静压三个方面开展了相关工艺研究.结果表明:采用氧化钇耐火材料和三醋酸锆粘结剂进行面层造型,料浆涂挂性好,有较好的润湿性和良好的工艺性能;采用真空自耗凝壳炉熔炼合金以及离心浇注,可保证钛合金熔液的质量和充填性能;采用热等静压工艺处理铸件,可提高铸件的质量和性能.最终确定熔模精密铸造最佳工艺参数,并据此生产出了合格的铸件.     

电子束3D打印循环使用Ti-6Al-4V合金粉体特性研究

研究了电子束3D打印时循环使用Ti-6Al-4V合金粉体对其特性的影响。研究结果表明,随着循环次数的增加,旧粉中的细粉量减少,颗粒间粘结增加,颗粒粒径分布向粗颗粒聚集,粉床上颗粒摩擦阻力下降,压缩性提高,块状残留物增加;循环使用粉体对构件轮廓精度几乎没有影响,但使构件相对致密性下降。添加新粉能改善旧粉性能变差带来的不利影响,改善程度与添加新粉数量有关。     

Ti-6Al-4V在步进轧制中的显微组织变化

对步进轧制在940℃α β区轧制Ti 6Al 4V合金棒材的锥形体取变形量不同的部位,利用光学显微镜、透射电镜观察其组织形貌及位错组态,分析了其变形机制,探讨了材料显微组织随变形量变化的规律及其形变硬化、回复、再结晶的演变过程.实验表明利用步进轧机加工,所得Ti 6Al 4V合金棒材芯部和边部的组织较均匀.     

Ti-6Al-4V两次真空熔炼锭的结构分析

钛合金铸锭的显微组织尺寸较大，很难找到具有典型代表的区域，从而阻碍了用普通x射线技术测量织构。另外，在一个铸锭中可出现几种典型的“晶带”（如柱状晶和等轴晶带），同时也限制了普通织构分析方法的应用。美国学者使用一种直接表征织构特征的方法，即取向图法（OIM）。用该方法测量的织构精度主要取决于取样的晶粒数。对尺寸一定的铸锭来说，选取的区域晶粒大、数量少，通常不可能获得准确的织构分析结果。     

粉末粒度对热压Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响

以4种不同粒径的球形Ti-6Al-4V粉末为原料,采用真空热压法进行成形固结。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机分别分析粉末Ti-6Al-4V合金的物相组成、微观组织、断口形貌以及力学性能,研究粉末粒度及其组成对烧结体微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:热压烧结Ti-6Al-4V样品致密度均可达到98%以上。不同粒度粉末烧结后的合金均为网篮排列层片状组织。合金塑性主要受原始粉末粒度影响,随原始粉末粒度增大,烧结样品的晶粒尺寸增大,从而导致合金的塑性降低。粉末粗细搭配相比于原始粗粉,有助于提高合金的塑性,从而有效降低粉末钛合金的成本。     

冲击波作用下Ti-6Al-4V合金层裂及相变研究

冲击波加载技术可以对材料产生瞬时高温、高压和高应变率等极端作用,对于研究其物理、化学性能都是不可或缺的重要手段。本实验使用一级轻气炮加载,以不同冲击速度的飞片对Ti-6Al-4V合金进行气炮冲击,利用X射线衍射、扫描电镜等多种测试方法进行表征,研究冲击波手段对Ti-6Al-4V合金层裂和晶相的影响,并初步分析出Ti-6Al-4V合金冲击损伤和冲击相变的机制。经过对不同冲击速度的样品研究和分析后发现,样品中出现微损伤,经历了成核、长大、连接等过程,在冲击应力达到一定程度时发生了层裂;通过冲击作用后样品的结晶程度更加完好,晶面生长更加完整;另外,冲击样品发生了从α,β相到α′相的晶相转变,α'相是一种韧性相,从而在一定程度上提高了Ti-6Al-4V合金的冲击韧度。     

Ti-6A14V合金表面改性技术

Ti-6Al4V合金作为一种重要的钛合金,其使用量占到了钛合金总使用量的75％～85％,但其耐磨性差、阻燃性差、疏水疏冰性能差、生物相容性不理想等性能缺陷在一定程度上限制了其在某些领域中的应用。首先对Ti-6Al4V合金在各个领域应用时,其性能缺陷的表现形式及危害进行了概述,然后介绍了目前改善Ti-6Al4V合金性能缺陷所普遍采用的以及具有创新性的表面改性技术,评述了部分表面改性技术的优缺点,最后提出了需对Ti-6Al4V合金表面改性技术进一步研究的方向。     

Ti-6Al-4V合金绝热剪切带的演化

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,对双态组织和片层组织Ti-6Al-4V合金帽形试样进行动态加载实验,通过控制加载时间(50,60和80μs)来研究绝热剪切带随时间的演化过程.微观分析结果表明:两种组织中绝热剪切带的宽度有一个发展过程,随着入射波加载时间的延长,绝热剪切带逐渐变宽;当加载时间为60μs时,两种组织钛合金中的绝热剪切带演化过程相同,均是在剪切应力下微观组织的拉长、细化和碎化;当加载时间为80μs时,双态组织中绝热剪切带的演化过程仍然是带内晶粒的进一步细化,而片层组织中的绝热剪切带中可能发生了动态再结晶.绝热剪切带演化过程的不同导致了绝热剪切带宽度的差异.     

置氢Ti-6Al-4V钛合金超塑性研究

通过采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行超塑性变形试验,研究变形温度和应变速率对置氢TC4合金超塑变形性能的影响,利用XRD,SEM和TEM分析热氢处理改善钛合金超塑性能的机制.结果表明:置氢可降低超塑成形流变应力、变形温度,提高应变速率和m值;但只有适量的氢才有利于改善钛合金超塑性,即存在一个最佳置氢量;置氢0.35%H(质量分数)的TC4合金在800℃和3×10-3 s-1条件下仍有一定超塑性.分析表明,置氢钛合金超塑变形过程除晶粒转动和滑动机制外,位错滑移和孪生也作为辅助超塑变形机制.     

通过成分调整提高中强钛合金的力学性能

本研究在成熟应用的Ti-6Al-4V合金基础上发展了一种基于Ti-Al-V-Fe-Si系的两相钛合金-TC4F合金，并通过对该新合金的材料制备与初步研究表明，通过添加少量的合金元素Fe和Si，新合金的综合力学性能得到提高，合金的强度、塑性和断裂韧性得到良好匹配，从而满足了设计要求。新合金的最佳热处理工艺为获得魏氏组织的β退火。     

TC4盒形钣金零件气压成形工艺的研究

采用普通工业TC4板料,在MTS高温拉伸试验系统上进行了不同变形条件的恒速拉伸试验,研究材料的高温变形行为.分析了5类通用高温本构关系对该材料真实应力应变曲线的拟合情况.最终,采用经典的Kumar模型建立了TC4的高温本构关系.利用MARC分析TC4机身盒形零件的气压成形过程,依据正交试验原理确定FEA仿真方案,并对成形模具进行了设计.以壁厚标准差为评价指标,采用极差分析法确定各因素对指标的影响程度和最佳工艺参数,并通过气压成形试验获得满足质量要求的零件.     

封装条件对气体捕捉法制备泡沫Ti-6Al-4V的影响

通过改变封装阶段氩气压力及粉末粒径,制备不同类型致密化的预制坯,并进行不同温度下20 h等温发泡实验。运用阿基米德原理对发泡后坯料孔隙率进行测量,通过SEM对坯料内部微观特征进行观察,并对大孔孔径及单位截面积内孔洞数量进行统计,研究封装氩气压力及粉末粒径对预制坯等温发泡行为的影响。研究结果表明:适当增加封装氩气压力可以使预制坯发泡后孔径增大及孔洞数量增多,但过高的封装氩气压力及过大的粉末粒径均不利于预制坯发泡。较理想的初始封装条件为:氩气压力0.4 MPa,粉末粒径75~150μm。其经过980℃/100 MPa/4 h热等静压后制备的预制坯在950℃/20 h等温发泡后能够得到平均孔隙率达到29.2%的泡沫Ti-6Al-4V,大孔孔径平均值达到143μm,基体内孔洞成球形且弥散分布。