钛合金Ti6Al4V表面渗钼层的摩擦磨损性能

利用双层辉光离子渗金属技术在钛合金Ti6Al4V表面进行合金化，形成均匀、致密、厚度为9．4μm的钛钼合金渗层。表面硬度提高3倍左右，达到1050Hκ。采用球盘磨损试验机考察了钛合金Ti6Al4V表面渗钼层和Ti6Al4V钛合金的摩擦性能，得出该合金表面渗Mo后虽然摩擦因数略微增大，但耐磨性提高100余倍；通过对磨损形貌的分析可知，表面渗Mo合金层磨损机制主要表现为粘着及少量微切削。     

Ti6Al4V合金表面等离子渗镍研究

采用双层辉光离子渗金属技术对Ti6Al4V合金(TC4)表面进行等离子渗镍研究.通过分析放电气压对渗层镍含量及厚度的影响得出,在950℃及20～50 Pa进行合金化时,当气压为30 Pa时可得到最佳质量的渗层.对此典型工艺条件下渗层的组织形貌、成分分布特征进行观察与分析,测试了渗层的显微硬度.并对渗层的摩擦学性能进行了研究.结果表明,渗层表面Ni含量最高可达95%,向内逐渐降低,基本呈梯度分布,显微硬度明显提高,耐磨性较基材TC4大大增强.     

钛合金Ti6Al4V表面Mo-N改性层的摩擦性能研究

采用钼-氮离子共渗与离子渗钼后再氮化2种工艺,在钛合金Ti6Al4V表面形成均匀致密的钼氮合金渗层.实验结果表明,2种工艺形成的表面合金层表面硬度都有大幅度提高,其中渗钼后氮化的硬度Hk0.1为16 810 MPa,钼-氮共渗Hk0.1为18 040 MPa.渗钼后氮化合金层主要为MoN相,而钼-氮共渗合金层主要为Mo2N相. 干摩擦条件下,球盘磨损试验表明,渗钼后氮化工艺更好地改进了钛合金Ti6Al4V耐磨性,降低比磨损率3个数量级.     

TC4 钛合金表面辉光离子渗 Mo 渗 S 复合处理涂层的组织和摩擦学性能

利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面首先沉积Mo耐磨涂层,然后对渗Mo层在650℃进行渗S处理,研究了渗Mo渗S复合涂层的表面结构、硬度和磨损性能。结果表明:Mo层渗S后,表面组织细化,硬度降低;渗Mo渗S复合涂层表面形成相以具有润滑作用的MoS2为主,另外还有少量Mo2C和Ti2S相;渗Mo渗S涂层的磨损速率约为TC4的1/10。     

Ti6Al4V合金双层辉光离子钴铬共渗层的高温抗氧化性能

针对Ti6Al4V合金高温抗氧化性差的问题,采用双层辉光离子技术进行钴铬共渗并对渗层高温抗氧化性能进行研究.结果表明,渗层组织均匀、致密、无裂纹,由沉积层、过渡层和扩散层构成,与Ti6Al4V合金基体间呈冶金结合;钴铬共渗层的高温氧化质量增加明显低于基体,其主要原因是渗层在高温氧化后生成组织致密的Cr2O3,有效地阻止了基体的进一步氧化,从而显著提高了Ti6Al4V合金表面高温抗氧化性能.     

Ti-6Al-4V表面等离子合金层中渗Mo的扩散系数

研究采用双层辉光离子渗金属技术在Ti-6Al-4V合金表面制备Mo基改性层的Mo扩散过程。通过观察渗层截面组织形貌,测定各种合金化元素的分布情况,着重分析不同温度下不同元素的加入对Mo扩散行为的影响。结果表明:在800～950℃下,Ti-6Al-4V合金离子渗Mo后所得改性层厚度、Mo平均扩散系数及相同浓度下Mo的扩散系数都随温度升高而升高;由于反溅射和Ti-6Al-4V基体相变等原因,1000℃时各参数反常;加入合金元素W和N使Mo的扩散系数有所降低,Mo的平均扩散系数在单纯渗Mo时为2.37688×10-4,W-Mo共渗时为1.47127×10-4,W-Mo-N共渗时为7.02681×10-5。     

Ti6A14V合金表面等离子渗镍研究

采用双层辉光离子渗金属技术对Ti6A14V合金（TC4）表面进行等离子渗镍研究。通过分析放电气压对渗层镍含量及厚度的影响得出，在950℃及20-50Pa进行合金化时，当气压为30Pa时可得到最佳质量的渗层。对此典型工艺条件下渗层的组织形貌、成分分布特征进行观察与分析，测试了渗层的显微硬度，并对渗层的摩擦学性能进行了研究。结果表明，渗层表面Ni含量最高可达95％，向内逐渐降低，基本呈梯度分布，显微硬度明显提高，耐磨性较基材TC4大大增强。     

Ti6Al4V钛合金表面双层辉光等离子W-Mo共渗及其腐蚀磨损性能研究

为了改善TC4的腐蚀磨损性能,采用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti6Al4V钛合金进行W-Mo共渗,并对其腐蚀磨损性能进行研究。结果表明:在Ti6Al4V钛合金表面W-Mo共渗可形成均匀的、由沉积层和扩散层构成的W-Mo改性层;该改性层与Ti6Al4V钛合金基体相比,在空气中,5%H2SO4(质量分数)溶液和5%NaCl(质量分数)溶液中的摩擦系数均有所降低,磨损形貌得到改善,在5%H2SO4和5%NaCl溶液中的磨损量更是显著减小。结果表明,在Ti6Al4V钛合金表面W-Mo共渗可显著提高其耐腐蚀磨损性能。     

Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理

目的在Ti6Al4V钛合金表层制备硬度高、耐磨性好的硬化层。方法结合真空技术,以高纯的O2为介质,在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的渗氧硬化层,采用X衍射仪分析渗氧层的相组成,用金相显微镜观察渗氧层和磨痕组织,用显微硬度计测试渗氧层的显微硬度,用MM-U10A端面磨损试验机研究渗氧层的耐磨性。结果渗氧层物相主要由TiO_2、TiO、Ti_3Al及Al_2O_3组成,温度较低时,形成的渗氧层较薄,温度增加,渗氧层厚度迅速增加,硬度及耐磨性也随之增加。温度为760℃时,表面硬度为基体硬度的2.5倍以上,大于750HV,有效硬化层厚度达60μm以上,其磨损失重仅为未渗氧原样的1/4,表面磨痕细密,没有撕裂情况发生,渗氧层保持完整。温度继续增加,氧化物开始聚集长大,渗氧层组织开始变得疏松,硬度及耐磨性开始下降。结论 Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理可显著提高其表面硬度,耐磨性改善明显。     

Ti6Al4V钛合金表面Zr-N合金化层的抗高温摩擦磨损性能

为了改善钛合金的高温耐磨性能,采用锆-氮离子共渗与异步渗(渗锆后再氮化处理)两种工艺技术分别在Ti6A14V钛合金表面制备致密的锆-氮合金化改性层,对比研究了合金化层的组织结构特征和高温摩擦磨损性能.结果表明,两种工艺制各的Zr-N合金层表面均由ZrN相组成,异步渗改性层的内层则包含较厚的Zr-Ti固溶体,两种等离子表面合金化层均使钛合金表面硬度显著提高.同样温度和处理时间条件下,异步渗合金化层的厚度约为锆-氮共渗合金化层厚度的6倍,且氮化物层也较厚,原因归于前者处理过程中Zr与Ti之间良好固溶特性的充分发挥及ZrN相的扩散障作用的有效抑制.300℃高温下球盘摩擦磨损试验结果表明,由于锆-氮共渗合金化层深度较小,因而改善钛合金基材耐磨性能的效果相对较低.锆-氮异步渗处理则使Ti6A14V钛合金耐磨性能显著提高,摩擦因数降低50％以上,比磨损率降低2个数量级,原因归于该类合金化层高的表面硬度、大的层深、良好的高温抗氧化性能及优异表面承载能力的有机匹配.     

Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

采用激光合金化技术在Ti6Al4V合金基体表面制备了厚度约为120 μm均匀致密连续的Ti-Cu合金层,分析了合金层的元素分布和显微组织结构。结果表明,Ti-Cu合金层中Cu元素随着合金层深度呈梯度分布,在靠近Ti-Cu合金层表面的区域主要是柱状晶夹杂着少量的块状晶,中上部区域主要是生长取向各异且较粗的不发达枝状晶和部分胞状晶,中下部区域主要是生长取向各异的胞状晶,合金层与基材的界面处主要以细小的平面晶为主。合金化层中Cu元素和Ti元素除了形成固溶体外,还形成了Ti₂Cu、Ti₃Cu和Cu₃Al₄等金属间化合物,同时还形成了Cu₃TiO₄和Al₂TiO₅等金属陶瓷相。     

TC4合金等离子钼基合金化改性层摩擦磨损性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术在Ti6Al4V(TC4)上制备钼基改性层以提高材料的摩擦磨损性能。对改性层的组织结构元素分布和显微硬度进行了测试,并采用球-盘滑动磨损试验机对渗层进行摩擦磨损性能测试。结果表明:Ti6Al4V合金表面经过渗Mo、W-Mo及W-Mo-N共渗都可以形成致密、均匀的表面合金改性层;通过三种表面改性后,钛合金的表面硬度都有不同程度提高,其中W-Mo-N共渗表面硬度提高最大,达1504 HV。在较短滑动距离内,渗钼改性层摩擦系数最小,W-Mo-N共渗次之,W-Mo共渗最大。随着摩擦的深入,渗钼改性层摩擦系数很快升高,超过W-Mo改性层。渗钼改性层磨损表现为磨粒磨损和粘着磨损,W-Mo和W-Mo-N共渗都降低了材料的粘着现象,W-Mo-N共渗最为显著。     

钛合金表面脉冲电弧熔覆TiN组织与性能研究

以氮气作为保护气体和反应气体,利用脉冲电弧在Ti6Al4V钛合金表面制备TiN陶瓷涂层,借助SEM,XRD等分析手段研究TiN熔覆层的微观组织和物相组成,给出脉冲电流模式电弧制备TiN熔覆层特点。结果表明,相对于直流电弧而言,在相同焊接热输入下,脉冲氮气电弧能够有效地提高TiN熔覆层厚度和宽度,原因是脉冲电流提高了N离子浓度,有利于TiN熔覆层形成。TiN熔覆层具有明显的(200)择优取向,脉冲模式下TiN衍射强度增加。脉冲模式下TiN熔覆层的显微硬度高于直流模式,脉冲电流200 A时,TiN显微硬度达到2 600 HV,是Ti6Al4V合金的7.4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.     

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。     

Ti6Al4V合金精铸件疲劳性能试验研究

采用Ti6Al4V合金精密铸件解剖后加工的方法，进行了400MPa、460MPa和520MPa三种不同应力水平下的疲劳性能试验研究。疲劳试验载荷采用三角波和轴向循环加载，加载系数K=0．4，应力比R=0．1，且在等幅应力下进行。结果表明，400MPa应力水平下，铸造Ti6Al4V合金疲劳寿命能达到10^6周次。但是随着应力水平的提高，疲劳寿命急剧下降且数据分散性大。断口观察和分析显示，疲劳源区不同类型的缺陷，是影响合金疲劳性能的主要原因。     

DOUBLE GLOW PLASMA SURFACE ALLOYING OF Ti6Al4V AND TiAl

In order to improve the wear resistance of titanium alloy Ti6Al4 V and high temper-ature oxidation resistance of intermetallic compound TiAl, the Double Glow PlasmaSurface Alloying Technique (DG technique) was applied to modify the surface proper-ties ofthese materials. Mo, Nb, Cr, Ni were diffused into the substrate materials toform alloyed layers with different properties. This paper shows the microstructures,microhardnesses, distributions of the alloy elements of the alloyed layers. Wear andhigh temperature oxidation tests were carried out. The test results indicate that thewear resistance of Ti6Al4 V and the high temperature oxidation resistance of TiAl wereimproved significantly.     

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.