Ti-6Al-4V微弧氧化陶瓷膜微观结构与组成研究

在NaAlO2，Na3PO4混合电解液中，利用微弧氧化（MAO）技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了氧化物陶瓷膜。用扫描电镜（SEM），能量散射谱仪（EDS），X射线光电子能谱仪（XPS）对氧化物陶瓷膜的微观结构与组成进行了分析。结果表明：微弧氧化陶瓷膜表面和界面均呈现多孔结构，表面孔径大小差别较大，界面孔径大小差别较小，氧化膜界面处较规则地平行排列着一些长丘陵状突起；氧化膜疏松层与致密层无明显界限，氧化膜与基底以犬牙交错状结合。EDS分析结果表明，氧化膜表面、界面均由Ti，Al，P，V元素组成，Al元素易在表面富集，P元素易在界面富集。XPS分析结果表明，氧化膜表面、界面存在TiO2，Al2O3，TiAl2O5等相，P元素均以PO4^3-形式存在；氧化膜界面处存在V2O5相，而表面并不存在V元素。     

焙烧气氛对Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷膜相组成影响

在铝酸钠体系中，利用微弧氧化脉冲电源在Ti-6Al-4V合金表面制备了以Al2TiO5为主晶相的陶瓷膜层。试样分别在1000℃下空气和氩气2种气氛中进行焙烧，通过XRD，SEM，XRF等技术分析了陶瓷膜层焙烧前后不同层面的相组成、表面形貌和元素含量变化情况。结果表明：在1000℃空气气氛下，Al2TiO5分解较快，完全分解时，陶瓷膜外层α-Al2O3和金红石相二氧化钛相比例为44：55。而在氩气气氛下，Al2TiO5分解较慢，随反应的不断进行，Al2TiO5含量逐渐减少，完全分解时，陶瓷膜外层为α-Al2O3。膜层由表及里Al2O3含量降低并有Ti2O3生成。焙烧前后陶瓷膜层的形貌变化也不相同，氩气中颗粒较空气中的均匀、细化、孔隙小。膜内元素Ti，Al，P，O的含量在反应前后略有变化。     

氧化时间对Ti-6Al-4V微弧氧化膜结构与性能的影响

在Na3PO4电解液中于恒流条件下对Ti-6Al-4V合金进行了微弧氧化处理,考察了氧化时间对微弧氧化膜表面形貌、生长速率、表面硬度和相组成的影响,并对不同氧化时间所得微弧氧化膜的摩擦学性能和耐蚀性能进行了表征.研究结果表明:随着氧化时间的延长,氧化膜表面微孔孔径逐渐增大,微孔数量逐渐减少,氧化膜生长速率逐渐减小,氧化膜的厚度逐渐增加,平均表面硬度呈先增大后减小的趋势;微弧氧化膜主要由金红石TiO2和锐钛矿TiO2相组成,随着氧化时间的延长,金红石相所占比例逐渐增大;氧化时间的长短对微弧氧化膜的摩擦系数影响不大,但对其磨损寿命有着显著影响,延长氧化时间可大大提高微弧氧化膜的磨损寿命,且随着氧化时间的延长,所得微弧氧化膜的腐蚀电位逐渐增大,腐蚀电流先减小后增大.     

SiC增强Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能

采用微弧氧化方法,通过在电解液中掺杂不同粒径碳化硅颗粒,在Ti-6Al-4V合金表面制备含不同粒径碳化硅的陶瓷膜层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损实验机研究了膜层的微观形貌、结构物相以及摩擦磨损性能。实验结果表明,碳化硅对钛合金微弧氧化膜层表面形貌以及摩擦磨损性能影响显著,较小粒径碳化硅颗粒引入微弧氧化膜层可以显著降低微弧氧化膜层孔隙率,增强膜层表面致密度,较大提高膜层减摩耐磨性能。其中1~2μm粒径的碳化硅对膜层耐磨性的提高效果最为显著。较大粒径碳化硅难以通过尺度较小的微弧氧化孔进入微弧氧化层,减摩耐磨性能提高较小。     

焙烧对钛合金微弧氧化陶瓷层相组成和表面形貌的影响

在铝酸钠体系中,利用微弧氧化双脉冲电源在Ti-6Al-4V合金表面制备了以Al2TiO5为主晶相的陶瓷层.试样分别在1 000 ℃下空气和氩气气氛中进行焙烧,通过XRD和SEM技术分析了相组成与表面形貌.结果表明,在空气中,焙烧使微弧氧化陶瓷层中的Al2TiO5相分解较快.在氩气中,陶瓷膜外层生成α-Al2O3,膜层从外至内Al2O3含量降低并有Ti2O3生成.氩气焙烧后陶瓷层表面颗粒较焙烧前均匀和细化.     

FeSO4浓度对Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层性能的影响

通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层的微观形貌、相组成和化学成分,采用拉伸试验机及红外光谱仪(FTIR)测试了膜层的结合强度以及5～20μm波段内的红外发射率。结果表明,随着(NaPO3)6电解液中FeSO_4浓度的升高,膜层的厚度、粗糙度及结合强度增加,红外发射率呈先增加后减小的趋势,其中,FeSO4浓度为6 g/L时膜层的红外发射率达到最大值0.86。结合XRD与XPS测试结果,推断元素Fe与P分别以非晶态的Fe2O3、H2PO4-、P2O7(4-)存在。Fe掺杂与非晶态的无序结构特征有利于局域能级的生成和增强原子间的极性振动,进而提高膜层的红外发射率。     

TiO2/Al2O3微弧氧化复合涂层的制备及耐磨性研究

本文主要利用微弧氧化方法在Ti-6Al-4V合金表面制备TiO2/Al2O3复合涂层,并揭示了O2-、AlO2-,和Ti4 在涂层生长过程中的作用机制。在高温高电压条件下,Ti-6Al-4V合金表面首先生成TiO2、Al2O3和Al2TiO5,不断放电引起的高热能导致Al2TiO5进一步分解成TiO2和Al2O3,且XRD分析表明涂层的物相组成主要是A-TiO2、R-TiO2和α-Al2O3。耐磨性测试结果表明,与基体相比TiO2/Al2O3复合涂层的显微硬度提高到1100HV,且耐磨性显著提高,磨损量降低了9.5倍。     

Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化涂层的制取及其耐磨性能

研究了Ti-6Al-4V合金的阳极氧化处理工艺．在合金表面获得了耐磨性能优异的微弧氧化(MAO)涂层。     

微弧氧化工艺参数对Ti-6Al-4V钛合金表面氧化膜厚度及表面形态的影响

为了提高Ti-6Al-4V钛合金表面的生物活性,在乙酸钙和磷酸二氢钠溶液中对Ti-6Al-4V钛合金进行微弧氧化,研究氧化时间,电压,占空比等对氧化膜厚度及其表面形态的影响。结果表明,在一定条件下,随氧化时间的增加,氧化膜厚度以指数关系增加,而膜层表面孔洞逐渐变小,最终封闭;随着电压的提高,膜层厚度增加平缓,但电压过大时,膜层反而变薄,氧化膜表面微孔的数量减少,但微孔的孔径逐渐增大;占空比的提高使得膜层厚度增加,同时伴随有膜层孔洞分布的均匀性变差,表面粗糙度增加。     

预氧化处理对钛合金抗高温氧化行为的影响

研究了预氧化处理对Ti06Al-4V合金在600℃空气中高温氧化行为的影响。利用XRD和SEM对氧化层表面形貌、相组成及氧化层断面组织结构进行分析。结果表明：预氧化处理的钛合金表面形成了较为致密的Al2O3和TiO2氧化膜，在氧化试验过程中，不仅改变合金的氧化机制，合金由高温氧化时氧向内部扩散为主转变为钛原子向外扩散为主，而且明显降低了合金的氧化速率，提高了氧化膜的粘附性和抗剥落能力。     

固溶时效对热等静压制得的TC4钛合金组织与性能的影响

采用热等静压工艺对Ti-6Al-4V雾化预合金粉的粉末冶金技术进行了研究，采用不同的固溶温度、时效温度以及时效时间，研究了热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明，采用预合金粉工艺制备的Ti-6Al-4V粉末钛合金材料性能良好，于965℃固溶并采用水冷，然后在470℃时效，试样的强度较好。     

焙烧气氛对Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷膜相组成影响

在铝酸钠体系中,利用微弧氧化脉冲电源在Ti-6Al-4V合金表面制备了以Al2TiO5为主晶相的陶瓷膜层.试样分别在1000℃下空气和氩气2种气氛中进行焙烧,通过XRD,SEM,XRF等技术分析了陶瓷膜层焙烧前后不同层面的相组成、表面形貌和元素含量变化情况.结果表明:在1000℃空气气氛下,Al2TiO5分解较快,完全分解时,陶瓷膜外层α-Al2O3和金红石相二氧化钛相比例为44:55.而在氩气气氛下,Al2TiO5分解较慢,随反应的不断进行,Al2TiO5含量逐渐减少,完全分解时,陶瓷膜外层为α-Al2O3.膜层由表及里Al2O3含量降低并有Ti2O3生成.焙烧前后陶瓷膜层的形貌变化也不相同,氩气中颗粒较空气中的均匀、细化、孔隙小.膜内元素Ti,Al,P,O的含量在反应前后略有变化.     

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SiCdTi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Ti3SiC2。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，k为0．0057m/s1/2。     

PCD刀具车削钛合金Ti-6AI-4V的研究

本文通过正交试验研究了PCD刀具车削钛合金Ti-6A14V时,动态切削力和表面粗糙度随切削用量的变化规律,并分别以Ra、Rz为指标进行了方差分析.试验结果表明:x向和Y向动态切削力随切削用量的变化很小,而z向相对较大.动态切削力随进给量和切削深度的增加而增加,其中在切削深度为0.1 mm的情况下,切削力出现了较大的波动.进给量和切削深度均对Ra、Rz有显著影响,其中进给量对Ra影响较大,切削深度对Rz影响较大.     

钛合金辉光离子渗硫与摩擦学特性研究

对Ti-6Al-4V合金表面进行辉光离子渗硫处理后的显微组织、摩擦学特性进行了研究.结果表明:合金经离子渗硫处理后,渗层主要由TiS2、TiS、TiS3、Ti2S等硫化物组成;对处理前后试样的摩擦学性能研究显示,渗硫后试样在干摩擦纯滑动的情况下表现出良好的减摩性能,并对减摩机理进行了探讨.     

Ti-6Al-4V宽幅薄板叠轧工艺研究

介绍了在3.3 m四辊可逆式轧机上采用β区开坯,经β处理后在α+β区成形轧制,或者在α+β区开坯,在α+β区成形轧制的两种工艺,运用包覆叠轧法研制Ti-6Al-4V合金宽幅薄板的过程.并讨论了轧制方式、变形量等和热处理制度对Ti-6Al-4V宽幅薄板性能和组织的影响.     

双辉技术渗铌对Ti-6Al-4V合金氧化性能的影响

采用双辉等离子渗金属技术在Ti-6Al-4V表面形成均匀致密连续的渗铌合金层。将未渗铌和渗铌的Ti-6Al-4V试样分别在700℃，800℃，900℃进行100h的高温氧化实验，采用XRD，SEM及EDX对试样在900℃氧化100h后的氧化层的相组成、截面形貌及成分分布进行分析，初步探讨Ti-6Al-4V表面渗铌后的抗氧化性能及氧化机理。结果表明：渗铌后的Ti-6Al-4V合金氧化速率常数降低了1个数量级，氧化激活能提高，抗氧化性能明显改善。