SiC/Ti-6Al-4V复合材料界面反应的扫描电镜分析

采用扫描电镜分析了国产SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料的界面反应,发现不带C涂层的SiC纤维与Ti-6Al-4V反应形成TiC和钛的硅化物,带有C涂层的SiC纤维与Ti-6Al-4V反应仅形成TiC.观察表明C涂层的厚度差别较大.     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面反应动力学

SiC纤维增强Ti基复合材料(SiCf/Ti)容易发生界面反应,从而影响其力学性能.开展界面反应和动力学的研究,对于SiCf/Ti复合材料的制备和服役具有指导意义.采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析了SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应及其动力学,发现SiC纤维的C涂层与Ti-6Al-4V反应形成粗晶粒的和细晶粒的TiC,长期高温热处理使得界面反应加剧,TiC层加厚,当C涂层完全消耗后,界面反应层中除了TiC外,还出现了Ti3Si2.研究表明,界面反应层的加厚受元素扩散控制,服从抛物线规律,求出的动力学参数Q为268.8kJ/mol,k0为0.0057m/s1/2.     

Ti-6Al-4V钛合金等通道转角挤压的有限元模拟

运用有限元方法对Ti-6Al-4V钛合金等温等通道转角挤压过程进行了模拟,获得了摩擦因子、挤压角、过渡角等挤压参数对材料变形区的应变分布和挤压载荷的影响规律.结果表明:摩擦因子的增大引起局部应变集中,摩擦因子为0.5时,最大挤压载荷比零摩擦条件时提高了2.37倍;增大挤压角有利于获得均匀等效应变,减小挤压载荷,但同时减小了单次变形的应变量;减小过渡角可以扩大均匀应变区域,但过渡角过小会引起通道转角处的严重应变集中.     

氮化硼基复合型壳及其与钛合金Ti-6Al-4V的界面反应

研究了六方氮化硼作为钛合金Ti-6Al-4V熔模精密铸造中面层造型材料的可行性.在型壳制备过程中除了使用氮化硼作为面层造型材料外,用钇溶胶作为粘结剂,同时通过加入少量的氧化钇来改善氮化硼基复合型壳的性能.并通过扫描电镜、能谱等方法考察了这种氮化硼型壳和Ti-6Al-4V钛熔体的反应.实验表明,氮化硼基复合面层与钛熔体的反应较小,氮化硼基复合料作为钛合金的精铸型壳面层材料是可行的,有望成为氧化钇、氧化锆或钨粉等钛合金熔模精密型壳面层材料的替代品.     

Thermomechanical Behavior of Ti-6Al-4V Alloy

Ti-6Al-4V, among the Ti alloys, is the most widely used. In the present work, the behavior of Ti-6Ak-4V alloy has beeninvestigated by the uniaxial hot isothermal compression tests and a series of dilatometric experiments were also carried out todetermine the transformation temperatures at different cooling rates. Specimens for hot compression tests were homogenizedat 1050℃ for 10 min and then quickly cooled to different straining temperatures from 1050 to 850℃. Cooling rates were chosenfast enough to prevent high temperature transformation during cooling. Compression tests were conducted at temperaturesfrom 1050 to 850℃ in steps of 50℃ at constant true strain rates of 10~(-3) or 10~(-2) s~(-1). The apparent activation energy forcompression in two-phase region was calculated 420 kJ·mol~(-1). Partial globularization of cr phase was observed in the specimendeformed at low strain rates and at temperatures near the transformation zone and annealed after deformation.     

强迫剪切条件下Ti-6Al-4V合金的绝热剪切失效

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)加载装置,分别用200 mm和150 mm打击杆以28 m/s速度对Ti-6Al-4V合金帽形试样进行强迫剪切实验,利用OM、SEM、TEM等手段分析了强迫剪切条件下Ti-6Al-4V合金的绝热剪切带演化特征和高应变率剪切变形条件下的失效模式。结果表明,在本文所述实验条件下,Ti-6Al-4V合金的绝热剪切带(ASB)表现为"白亮带";ASB的宽度随加载时间的延长而增加;ASB边缘的裂纹是由于ASB的变形与基体的不协调而产生的,ASB中心部位的裂纹是由于非晶形成而后破碎导致的。     

Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素

通过T6热处理、蠕变性能测试和SEM,TEM组织观察,研究了T6处理对Ti-6Al-4V合金组织结构与蠕变性能的影响.结果表明,锻造态Ti-6Al-4V合金在400℃/575MPa条件下具有较好的塑性和较低的蠕变寿命,并具有明显的温度敏感性.T6处理可明显提高合金的蠕变激活能和蠕变抗力,与锻造态合金相比,T6处理态合金在蠕变稳态期间具有较低的应变速率,并使蠕变寿命由66h提高到548h.锻造态合金的组织结构由a β相组成,T6处理后,合金的组织结构由a相与"网篮"相组成,其中"网篮"中大量针状β相沿不同取向析出是提高合金蠕变寿命的主要原因.蠕变期间,合金的蠕变机制是双取向的位错和位错在a相内发生柱面滑移和锥面滑移.     

Ti-6Al-4V合金的吸氢行为和氢化过程中的相变

本文研究了 Ti-6Al-4V 合金在氢压为一个大气压下的吸氢行为和氢化过程中的相变,结果发现:合金在570℃有一个吸氢峰;氢化过程中氢固溶于β相,使 d_(200)面间距增大;氢化物(γ)在α相内析出,为 fcc 结构(α=440.1pm),与基体的取向关系为{(?)}_α//{(?)}γ,<(?)>α//<110>γ;充氢使α,β相明暗衬度和充氢前比较正好相反;充氢后合金出现 Ti_3Al 有序结构。     

Ti-6Al-4V合金的室温蠕变行为

研究了Ti-6Al-4V钛合金板材的室温蠕变行为及其对合金后续使用性能的影响.结果 表明:合金的宏观织构、应力水平以及预塑性应变都显著影响其室温蠕变行为.在加载方向上合金的<0001>峰值极密度越高,则其加工硬化指数越大、蠕变指数越小、室温蠕变性能越好.足够大的应力,是合金发生室温蠕变的必要条件.只有在蠕变应力不小于0...     

不同界面SiC纤维束复合材料的拉伸力学行为

利用国产三代SiC纤维通过化学气相渗透工艺(CVI)制备不同界面厚度和基体体积分数的SiC纤维束复合材料,并对其拉伸力学行为进行研究;同时,通过有限元方法研究界面厚度和基体体积分数对SiC纤维束复合材料热残余应力的影响。有限元分析结果表明:该纤维束复合材料的界面存在较为明显的径向和环向热残余应力,而且这两种应力均随着界面厚度增加而减小,随着基体体积分数的增加而增加。拉伸实验结果表明:随着界面厚度增加SiC纤维束复合材料的拉伸强度有增大趋势,且纤维拔出长度也相应增加;但在界面厚度相同的情况下,过高的基体体积分数将导致复合材料拉伸强度和韧性下降。     

微波烧结TiC/Ti6Al4V复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结法制备TiC/Ti6Al4V复合材料,研究TiC/Ti6Al4V复合材料在550、650和750℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiC/Ti6Al4V复合材料由TiC、ɑ-Ti+β-Ti三种物相组成。随着氧化温度的增加,TiC/Ti6Al4V复合材料的氧化规律由抛物线型转变为直线型,在650℃温度以下,复合材料的氧化产物主要由TiO_2组成,而750℃时氧化层主要有外层极薄的TiO_2、中间层Al_2O_3和TiO_2混合区及大部分内层TiO_2三部分组成。随着TiC含量增加,氧化激活能增大,氧化物粒径减小,TiC/Ti6Al4V复合材料的抗氧化性能也越好。     

Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb对成骨细胞生物活性影响的研究

研究Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb 3种钛金属表面经喷砂酸蚀处理后的表面形貌、亲水性及对成骨细胞生物活性的影响。在Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb 3种钛金属表面进行Al2O3喷砂和盐酸、硫酸混合物酸蚀的表面改性处理(SLA),通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察样品的表面形貌,通过接触角测量仪在显微镜下测量接触角的大小;将SD大鼠成骨细胞以1×104cells/m L密度接种于Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb表面后通过MTT活性实验观察成骨细胞在样品表面的增殖,通过SEM观察细胞在样品表面生长的形态,通过碱性磷酸酶(AKP)活性实验,检测成骨细胞的分化能力。Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb在经过喷砂酸蚀处理后,表面均呈现出微米级多孔形貌,3种样品均为亲水性表面;细胞在SLA处理后的Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb表面增殖良好,细胞伸展显著;其中在Ti6Al7Nb表面细胞的增殖、黏附、分化能力最强。大颗粒喷砂酸蚀技术的表面处理方法能够促进Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb的生物活性;经SLA处理的Ti6Al7Nb比Ti和Ti6Al4V表现出更好的生物学活性,成骨细胞在其表面呈现出更好的增殖、黏附及分化能力。     

Ti6Al4V-TiN系梯度材料的设计

为了提高Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ 钛合金基体和ＴｉＮ 薄膜之间的附着强度,采用有限元分析法对Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ ＴｉＮ 系生物梯度材料进行了热应力缓和设计,分析了不同参数对热应力分布的影响。计算结果表明,Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ ＴｉＮ系生物梯度材料的最优热应力缓和参数为：体积分布系数ｎ ＝ １ ．８ ;梯度层层数Ｎ＝ １０ ;梯度层厚度ｔ＝ １５μｍ 。     

钛合金Ti6Al4V螺钉断裂原因分析

针对钛合金Ti6Al4V螺钉在装配过程中发生断裂的问题,分别采用电感耦合等离子体发射光谱法、扫描电镜与金相检验的方法,进行了化学成分分析、断口分析、表面形貌观察与显微组织分析。结果表明:螺钉的化学成分符合要求;螺钉先发生脆性开裂,后发生韧性断裂;螺钉的螺纹表面存在麻点、缺口与伤痕等缺陷。螺纹表面的麻点、缺口与伤痕等缺陷是因为螺纹在滚压成形的过程中由于磨具和材料润滑不好,发生了粘连和嵌入而形成的。其中根部表面形成的一处严重伤痕在螺纹受力过程中产生应力集中,形成裂纹源并断裂。     

置氢Ti6Al4V合金的微观组织演变规律

为研究置氢Ti6Al4V合金的高温加工改性机理,从微观组织的角度对合金进行了对比分析.利用OM、SEM、XRD等研究了置氢对Ti6Al4V合金变形前后微观组织演变的影响.研究结果表明:氢的加入不仅使置氢Ti6Al4V合金中β相比例明显增大,而且改变了α相与β相之间的电势差,在氢含量为0.3%~0.5%两相颜色将发生互换,氢含量增加到0.50%以上时,合金中将出现面心立方结构的δ氢化物;随氢含量的增加,合金超塑拉伸变形后的组织由α+β两相等轴晶粒变为粗大的β晶粒,造成α与β界面的协调能力下降,并改变了合金的变形机制.     

钛合金微弧氧化膜成分特性分析

钛合金微弧氧化膜层硬度大、耐蚀性好、电绝缘性好,可用于耐磨、耐蚀零件的处理.介绍了钛合金微弧氧化技术现状,采用引进设备,通过控制电压、电流密度、电解液浓度等参数在Ti6Al4V表面生成了膜层;测试了膜层的厚度、粗糙度、显微硬度及绝缘电阻值;采用X射线衍射及扫描电镜并结合能谱仪研究了膜层的结构、形貌及元素;分析了膜层的形成机理.结果表明,膜层厚度为22 μm,粗糙度Ra为2.0 μm,显微硬度为HV 2 200,绝缘电阻值为5 MΩ,包含非晶相和晶相-钛组织,是由膜层基体和大量的直径只有几微米的孔洞组成,主要包含O,Si,Ti和Al元素.     

Ti6Al4V粉末及其制品的研究进展

采用粉末冶金方法生产钛合金制品,材料的利用率几乎可达100%,而且产品性能好,是低成本制造高质量钛合金零部件的重要途径。综述了国内外Ti6Al4V粉末及其粉末冶金制品的制备技术及应用概况,指出低氧球形高质量粉末的制备是钛合金粉末的发展方向,气体雾化是制备优质钛合金粉末的主要工业化生产方法,介绍了传统的粉末冶金方法及近年来新开发的粉末冶金新技术的应用情况。制备工艺的改善,加上民用领域产品需求量的大幅度增加,势必极大程度地推动粉末冶金Ti6Al4V的研究与应用。     

喷丸强化对Ti6Al4V半椭圆表面裂纹J积分和裂纹扩展速率的影响

采用修正的J积分计算方法,考虑残余应力、残余应变和残余应变能,定量计算和分析喷丸强化对半椭圆表面裂纹前沿J积分参数的影响规律。对喷丸强化工艺进行有限元建模仿真,通过改变约束条件生成疲劳裂纹并施加远场载荷,计算J积分和裂纹扩展速率。考虑不同深度的半椭圆表面裂纹和不同丸粒速率对断裂参量的影响。结果表明:丸粒速率一定时,与未喷丸相比喷丸后J积分值的降幅随裂纹深度的增加而减小,喷丸强化有益于抑制疲劳浅裂纹的扩展。当裂纹深度为0.3mm时,裂纹最深点的J积分值由4.25N/mm降低到2.99N/mm,降幅约30.1%。裂纹深度一定时,J积分值随丸粒速率的增大而降低,提高丸粒速率对抑制裂纹扩展更有益。     

Ti6Al4V高速干滑动摩擦磨损特性研究

对Ti6Al4V合金在高速干滑动摩擦条件下进行了系统的磨损性能测试,研究了载荷和速度对Ti6Al4V合金的摩擦磨损机制的影响,对Ti6Al4V合金的磨损表面、纵剖面进行了显微分析及X-衍射分析,实验结果表明,Ti6Al4V合金的磨损率和摩擦表面温度随着载荷和速度的升高而增加,摩擦表面的温度最高达到1044℃,磨损表面出现"蘑菇头"的磨损现象,表面出现裂纹及剥落坑,表层及次表层出现裂纹,组织变得粗大,磨损纵剖面析出Ti3O,Ti6O,VO0.53,VN等化合物.     

Ti6A14V合金的低温超塑性拉伸变形行为

在700℃-850℃的温度范围内对Ti-6%Al-4%V(质量分数)合金板材进行超塑性拉伸试验,研究了应变速率为3×10-4-5×10-38-1条件下的拉伸变形行为.结果表明:Ti6A14V合金在空气中表现出良好的低温超塑性变形能力.在800℃初始应变速率ε=5×10-4s-1条件下,延伸率达到536%.在较低的700℃下变形(ε=5×10-4s-1),延伸率仍然超过了300%.在整个变形温度区间内,应变速率敏感性指数m均为0.3左右,最大值为0.63.在850℃变形激活能与晶界自扩散激活能十分相近,表明晶界扩散控制的晶界滑动是超塑性变形的主要机制.在700-750℃,变形激活能远大于晶界自扩散激活能,位错运动是激活能升高的原因.在800℃变形的激活能介于两者之间,表明随着温度的降低变形机制逐渐发生改变.