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。     

激光熔覆原位合成TiC/Al陶瓷基复合涂层增强Ti6Al4V研究

采用Ti-C-Al体系激光点火自蔓延合成TiC/Al材料的同时,在Ti6Al4V钛合金表面形成均匀厚度的涂层。实验所用设备为2kWNd:YAG脉冲固体激光器;原料中钛碳原子比1:1,铝含量范围10%~40%(质量分数)。原料中的铝含量对原位合成的TiC颗粒形态和大小影响较大,通过实验确定了原料中合适的铝含量。利用扫描电镜对涂层与基体结合界面微观结构进行表征,测试涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,涂层和基体有良好的冶金结合;TiC颗粒在涂层表面处主要以树枝晶状存在,而在涂层与基体连接处主要为近球状晶粒;涂层显微硬度可达到8000MPa(HV0.5),约为基材的2~3倍。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的 为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法 以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪（XRD）物相定性分析,并结合扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）,对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果 在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论 Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。     

Preparation of Ti6Al4V/BG/HA graded coating by electrophoresis deposition in absolute alcohol medium

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ (ＨＡ ) ,ａｍａｊｏｒｉｎｏｒｇａｎｉｃｓａｌｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｈｕｍａｎｂｏｎｅ ,ｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔ ｉｂｉｌｉｔｙ ,ｓｏｉｔｃａｎｃｏｍｂｉｎｅｗｉｔｈｂｏｎｅｔｉｓｓｕｅｗｅｌｌｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｂｏｎｄａｆｔｅｒｉｔｉｓｉｍｐｌａｎｔｅｄｉｎｔｏｈｕｍａｎｂｏｄｙ[1,2 ] .Ｉｔｉｓａｇｏｏｄｂｏｎｅｆｉｌｌｅｒａｎｄｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍａ ｔｅｒｉａｌ;ｂｕｔｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｂｒｉｔｔｌｅｎ…     

水基凝胶注Ti-6Al-4V合金坯体

将凝胶注模工艺应用于金属Ti6Al4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti6Al4V合金粉末的料浆的制备,比较了金属浆料与陶瓷浆料的不同。结果表明粉末的颗粒形状是影响浆料固相含量的重要因素,浆料的固相含量随分散剂的增加而增加。最后制备出了固相含量为54%(体积分数,下同)的钛合金粉末浆料和形状复杂的坯体。坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti6Al4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小。当GA-Ti6Al4V含量为80%,固相含量为50%时生坯抗弯强度最大,为18.5 MPa。     

低模量Ti6Al4V表面Ti(Al/Pt)N薄膜强化改性

为解决硬质薄膜因与软基体硬度和模量差较大导致的薄膜失效问题,提高硬质薄膜在Ti6Al4V(TC4)钛合金基体上的适应性,使用掺杂氮化钛（TiN）陶瓷薄膜对低模量Ti6Al4V合金表面强化。采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在Ti6Al4V合金表面制备Ti(Al/Pt)N薄膜：包括本征TiN、Al&Pt掺杂TiAlN和TiAl(Pt)N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三种薄膜组织形貌、能谱分析、相结构和内应力、纳米硬度和模量及耐磨性。结果表明：Al元素掺杂使TiN薄膜柱状晶细化,截面形貌柱状晶更致密;同时微量Pt掺杂后,截面断口呈韧性撕裂。本征TiN和TiAlN薄膜衍射峰图谱呈现TiN(111)取向,TiAl(Pt)N薄膜的衍射峰呈TiN(200)主峰位。Al元素掺杂使TiN薄膜晶格畸变增多,内应力从-13 MPa增大到-115 MPa,导致膜-基结合力恶化,洛氏压痕和摩擦磨损实验中均出现薄膜剥落。Pt掺杂后薄膜内应力降低到-66 MPa,在洛氏压痕试验中TiAl(Pt)N薄膜与基体结合良好,仅有少许环形裂纹。摩擦磨损试验中本...     

表面纹理和表面膜对Ti6Al4V合金空蚀特性的影响

为研究表面纹理和表面膜对材料抗空蚀特性的影响,采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工,在纹理加工试样上采用自组装技术制备自组装分子膜。采用接触角测量表征试样的表面特性,通过对试样的抗空蚀特性进行测试和对试样空蚀前后的表面形貌进行观测,分析试样的空蚀发生机制。结果表明,Ti6Al4V试样上激光加工表面纹理可显著提高其抗空蚀能力,纹理加工试样上制备自组装分子膜,由于具有疏水特性可以进一步改善试样的抗空蚀能力;网格纹理试样的抗空蚀能力由于表面硬度高、硬度梯度大及突起高硬度点分布均匀而强于直线纹理试样;沉积薄膜纹理试样的抗空蚀能力随着间距的增大而增大,未沉积薄膜试样的抗空蚀能力随着间距的增大而减小。     

Ti6Al4V合金吸氢行为研究

研究了Ti6Al4V合金在不同置氢温度、保温时间和氢压下的吸氢行为,利用光学显微镜研究了氢在钛合金中的分布规律。研究结果表明,Ti6Al4V合金的氢含量是由置氢温度、保温时间和氢压来控制的。随着置氢温度的升高,氢含量先增加后降低。随着氢压的增加,氢含量直线增加。钛合金的吸氢过程实质上是氢的扩散过程,随着保温时间的增加,合金中的氢分布逐渐趋于一致。     

Study on the Burn-resistant Properties of Titanium Alloy Ti6Al4V Surface by Diffusing Copper

Copper was diffused on the surface of titanium alloy Ti6Al4V by ion implantation, magnetron sputtering and double glow discharge plasma surface alloying technology respectively to form an alloy layer on the surface of titanium alloy in order to improve the burn-resistance performance of titanium alloy. The result of X-Ray Diffraction shows that the phase of CuTi2 which can improve the burn-resistance performance can be found on the surface of the samples treated by the above three methods. And femtosecond l...     

钛合金表面离子束增强沉积MoS2基膜层及其性能

将离子束增强沉积（IBED）技术与离子束溅射的沉积技术相结合,在钛合金表面制备了MoS2,MoS2-Ti复合膜。研究了膜层的形态、结构、膜基结合强度、硬度、摩擦学性能及抗微动（fretting）损伤性能。结果表明;所获膜层较纯溅射膜结合强度高、致密性好,复合膜中允许的金属元素含量大。通过恰当地控制复合膜中Ti的含量,可获得以（002）基面择优取向的MoS2-Ti复合膜,该膜层有较好的减摩和抗磨综合性能,能够显著地改善钛合金的常规磨损、微动摩员（FW)和微动疲劳（FF）性能,特别是在磨损严重的大位移整体滑条件下,MoS2-Ti复合膜对钛合金FF抗力的提高作用可大于喷丸形变强化处理。     

表面织构改善Ti6Al4V合金摩擦学性能的研究进展

源于自然界非光滑表面的表面织构能够起到捕捉磨屑、储存润滑剂、减小接触面积等积极作用,被认为是一种改善材料摩擦学性能的有效途径,并在改善钛合金摩擦学性能方面取得了有益成果。本文重点关注了钛合金表面织构的设计与加工、减摩与抗磨机理、与表面技术的复合应用,综述了表面织构在改善钛合金的摩擦学性能方面的研究进展,并展望了相关研究思路和方法。     

Ti6Al4V表面TiN/Ti复合膜的制备及摩擦学性能研究

采用直流磁控溅射法在Ti6Al4V表面制备TiN/Ti复合膜。分别用FESEM、GDEOS和XRD分析薄膜表面的成分及相结构;利用划痕仪分析膜基结合强度;通过球盘磨损机和轮廓仪测试磨痕形貌和磨损体积,评价膜层的摩擦学性能。结果表明,TiN/Ti复合膜表面致密光滑,呈金黄色金属光泽;膜基结合强度大于100 N;表面镀有TiN/Ti复合膜的Ti6Al4V合金虽没有减磨作用,但提高了耐磨性。     

Ti6Al4V钛合金切削性能模拟及响应面分析

为保证PCD刀具的使用寿命和加工精度,提高对Ti6Al4V钛合金的加工效率,对PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金进行模拟仿真分析,并通过响应面分析法计算建立切削力和刀尖温度随刀具参数（前角γo、后角 αo、钝圆半径rε）变化的二次响应面数学模型。根据响应面模型方差分析和显著性检验证明响应面预测模型的有效性,分析PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金时刀具参数对切削力和刀尖温度的影响从而获得最优刀具参数。结果表明：钝圆半径对切削力的影响最大,后角对刀尖温度的影响最大,适当增大前角、减小后角及钝圆半径能够有效降低切削力、刀尖温度;最终得出最优刀具参数组合为前角γo=12°、后角αo=7°和钝圆半径rε=0.04 mm。     

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600～1 400μm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。     

表面膜对点阵结构Ti6Al4V表面超疏水特性的影响

采用激光加工在Ti6Al4V试样表面加工不同间距的点阵结构,采用自组装技术制备4种自组装分子膜。通过表面形貌和接触角的测量表征试样的表面特性。结果表明:通过激光点阵加工和沉积自组装分子膜,可显著增加Ti6Al4V试样的水接触角。长链分子FDTS、FOTS和OTS制备的自组装分子膜,使Ti6Al4V试样的接触角均大于150?,形成超疏水表面,其中沉积FDTS自组装分子膜时,试样的接触角最大,可达164.5?。沉积短链分子MPS自组装分子膜时,只有当激光加工间距为50μm时,试样方可形成超疏水表面;间距增大后,试样表面变成疏水表面。沉积4种自组装分子膜时,试样的接触角均随激光点阵加工间距的增大而减小。     

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合金高频感应硬质氧化膜的制备

对在氧气中用高频感应氧化技术在Ti6Al4V合金表面生成氧化膜进行了研究,并测试及分析了不同处理温度和氧化时间对氧化膜生长速度,显微硬度的影响,研究表明,在800～950℃的温度范围内,膜层的厚度和显微硬度均随着处理温度的升高和氧化时间的延长而增加.     

Laser induced TiC particle reinforced composite layer on Ti6Al4V and their microstructural characteristics

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｅｔａｌ ｃｅｒａｍｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓｈａｖｅｗｉｄｅｌｙｂｅｅｎｂｕｉｌｔｕｐｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｐｒａｙｏｒｌａｓｅｒｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅｓｏｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｉｍ ｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｉｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｗｅａｒｅｔｃ[1～ 5 ].Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｍｅｔａｌ ｃｅｒａｍｉｃｏｒｃｅｒｍｅｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｍｕｌｔｉ ｐｈａｓｅ…     

厚度和层间界面对Ti6Al4V钛合金抗弹性能的影响

开展了Ti6Al4V钛合金的抗弹性能研究,通过对厚度为10～30 mm的均质Ti6Al4V钛合金靶板和总厚度为30 mm的(15+15)mm双层Ti6Al4V钛合金靶板的终点弹道侵彻实验,研究了厚度和层间界面对Ti6Al4V钛合金抗弹性能的影响规律。结果表明:Ti6Al4V钛合金的抗弹性能随着厚度的增加逐渐提高;在靶板厚度由15 mm增加到20 mm时,其抗弹性能出现了陡增,这与其损伤模式由脆性冲塞破坏转变为塑性扩孔破坏有关;层间界面不利于Ti6Al4V钛合金抗弹性能的提高,厚度为30mm的单层均质Ti6Al4V钛合金靶板的抗弹性能优于总厚度为30mm的(15+15)mm双层Ti6Al4V钛合金靶板,这与双层靶板的层间界面几乎无剪切强度有关。     

Synthesis of TiO2 films on glass slides by the sol-gel method and their photo-catalytic activity

Titanium dioxide (TiO2) films with rod-like and sphere-like TiO2 particles were prepared on glass slides employing the sol-gel method. The shape and size of TiO2 particles were controlled using different concentrations of sodium dodecylbenzensulfonate (SDBS). By increasing the mole ratio of SDBS, the shape of TiO2 particles transformed from rod-like to sphere-like. Also, the size of TiO2particles became gradually smaller. Then, the size became bigger when an excess amount of SDBS was added. The films were mainly composed of anatase titania and the relative content of anatase increased with the increasing amount of SDBS. The photocalalyfic activity of the TiO2 films that were added with SDBS was higher than that without SDBS. When the concentration of SDBS was 8.0 at%, the sample exhibited the best photocatalytic activity.