微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

电火花加工Ti-6Al-4V合金表面组织和性能

采用电火花加工Ti-6Al-4V合金,并利用SEM、EDS、XRD、表面粗糙度仪等研究电火花加工参数电流和脉冲宽度对Ti-6Al-4V合金表面层的影响.结果表明,试验条件下,Ti-6Al-4V合金加工表面非均匀分布着裂纹、孔洞、大小不一的剥落点、放电凹坑、熔融滴、球状、非球状颗粒;Ti-6Al-4V合金白层由马氏体α′组成,其成分主要是TiC,其白层平均厚度随电流和脉冲宽度增大而增厚;表面粗糙度随电流或脉冲宽度增加而增大.     

Ti-6Al-4V合金真空熔炼过程中氧元素的溶解

建立了间隙元素在钛合金中溶解的热力学模型,以此计算了氧在钛合金中的溶解度,并分析了影响氧在钛合金中溶解度的因素。计算结果表明,熔体温度对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的氧溶解度影响较小,而熔炼室氧分压是决定氧含量的主要因素。计算结果与试验结果一致     

Ti-6Al-4V合金中α相颗粒溶解的相场模拟

通过相场方法定量模拟不同α初始颗粒尺寸分布(包括均匀、正态、对数正态以及双态分布)对Ti-6Al-4V 合金中α相颗粒溶解动力学的影响.方法中引入KKS 模型,从而避免界面能对化学自由能的依赖.结果发现:不同α初始颗粒尺寸分布下的α体积分数随时间的变化均符合衰减规律:f=fαexp(-Ktn),而α相体积分数及颗粒平均半径随时间的演化关系强烈依赖于α颗粒的初始尺寸分布.4种分布状态下α相的溶解速度从快到慢依次为均匀分布、正态分布、对数正态分布和双态分布.在对数正态和双态分布下,颗粒半径的演化均随时间先减小再增加,最后一直递减,而对于均匀和正态分布则随时间呈单调递减趋势.     

Ti-6Al-4V在溴化锂溶液中的初期空化腐蚀研究

利用扫描电镜、粗糙度轮廓仪、三维视频显微镜和电化学测试技术研究了Ti-6Al-4V合金在溴化锂溶液中空化腐蚀的破坏过程及腐蚀和空化的协同作用。从粗糙度、平均空化腐蚀深度和微观形貌随时间的变化观察到Ti-6Al-4V合金空化腐蚀破坏的3个阶段:线性增长的初始阶段;增长速率降低的过渡阶段;粗糙度基本不变的稳定阶段。Ti-6Al-4V合金的低强度α相吸收空泡溃灭产生的冲击能优先发生塑性变形,材料表面变形不均匀,在空化作用下α相局部区域表面钝化膜破裂并暴露出钛合金基体,由于α相电位低于β相,形成小阳极大阴极,同时腐蚀物和腐蚀产物在空化的搅拌作用下能够及时扩散,加速了腐蚀溶解,产生的腐蚀坑又导致局部内应力更加集中而加强力学因素,表面凹凸程度增加。空化力学和电化学腐蚀的共同作用使腐蚀坑继续发展并促进了新腐蚀坑的生成,腐蚀坑周边的β相发生脱落,从而导致表面凹凸程度降低。初期阶段,电化学腐蚀促进了空化作用。     

Ti-6Al-4V合金的风冷切削

不用切削油的切削有风冷切削、吹氮切削等，此外还有只使用微量切削油的MQL(超微量润滑)切削。但风冷加工用于切削加工的实例几乎没有。     

轧制工艺对Ti-6Al-4V无缝管力学性能的影响

采用不同变形量开坯方式,分别经两道次和三道次轧制将管坯轧制成总变形量为70%的管材。在道次间进行800℃×1 h真空退火,冷却方法为炉冷至500℃后空冷至室温,观察其组织性能变化。结果表明,大变形量轧制时材料的流动呈条带状,小变形量轧制时材料的流动呈束状。总变形量相同的情况下,小变形量轧制方式能得到更好的外观质量,轧制道次越多,所得管材综合性能越好。     

Study on SCS-6／Ti-6Al-4V Composite

Fiber reinforced titanium matrix composite is considered as a superior material for advanced lightweight aerospace application. Fiber/matrix interfacial reaction has a significant effect on the mechanical properties of the composites. The SCS-6 SiC fiber reinforced Ti-6Al-4V matrix composite was prepared by foil-fiber-foil (FFF) method at ONERA, France. Stripe samples were cut from the as-consolidated composites and sealed in silicon carbide tube. One group of the samples were annealed for 58h at 550℃, 700℃, 850℃ and 1000℃, the other group were annealed at 1000℃ for 43h, 58h, 80h, 100h, respectively. The interface investigation indicated that the connection between SiC fiber and the matrix is favorite in the composite. And the interface width for as-consolidated composite is only about 0.8μm. The interface width increase with the prolong of annealing time and the increase of annealing temperature. But the increment for the latter is not as high as the former one, which means the annealing time may be the prior factor to influence the interface reaction. The interface width for the composite annealed at 1000℃ for 100h is about 20μm. Interface composition of the composite detected by EDX is as follows: Ti 87.58 wt %, V 4.91 wt %, AI 4.06wt%, Si 3.45 wt %.     

机械合金化制备纳米晶Ti-6Al-4V合金

采用机械合金化制备Ti-6Al-4V粉末。结果表明:采用机械合金化可以制备纳米晶Ti-6Al-4V合金粉,其反应机理以扩散为主,该固态反应是缺陷能和碰撞能共同作用的结果;随球磨时间延长,部分V固溶于Ti中形成置换固溶体Ti(V),球磨过程中没有中间相生成。球磨40 h后都能获得纳米晶,60 h的粉末为纳米晶和非晶的混合物,晶粒尺寸小于60 nm;60 h后晶粒尺寸变化缓慢。球磨后Ti、Al、V的原子比近似为90:6:4,与Ti-6Al-4V元素成分一致。     

Ti-6Al-4V合金的疲劳性能

简要综述了Ti-6Al-4V合金的显微组织和织构对其疲劳性能的影响及其机理.     

晶体织构对Ti-6Al-4V合金恒温β晶粒生长动力学影响

~~晶体织构对Ti-6Al-4V合金恒温β晶粒生长动力学影响@蔡学章     

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.     

Ti-6Al-4V合金锭的电子束冷床炉熔炼

1998年 ,东邦钛公司在日立工厂安装了 2 0 0 0kW电子束冷床炉 (EBCHM ) ,这是日本国内首台专用于钛熔炼的电子束冷床炉 ,已经开始熔炼纯钛 ,以生产薄板、厚板、棒材等 ,原料主要用海绵钛、车屑及各种钛残料的混合料 ,铸型为 6 75mm×1370mm ,70 0mm× 10 0 0mm 2种四角型水冷铜坩埚 ,铸锭重量分别为 10t和 8 5t。EBCHM炉由于Al等元素与钛的蒸气压差异大 ,因此 ,成分控制困难 ,过去没有用于钛合金的熔炼。但EBCHM炉能充分利用残料 ,有效防止高密度夹杂 ,凝固偏析小 ,铸锭质量好 ,为此 ,东邦钛公司从2 0 0 1年开始着手开发用于钛合金的…     

Ti-6Al-4V钛合金厚板组织、性能研究

探讨了轧制及热处理对Ti-6Al-4V钛合金厚板材组织变化的影响.对板材室温、低温及高温状态下的力学性能进行测试,利用扫描电镜观察了合金板材的断口形貌.结果表明;采用低氧含量、两相区加工以及强化热处理工艺制备的Ti-6Al-4V合金板材可获得良好的强度、断裂韧性及塑性匹配.     

Ti-6Al-4V合金渗氮层的生物腐蚀行为

采用真空感应快速渗氮技术对Ti-6Al-4V合金进行表面渗氮,将渗氮前后的试样置于SBF溶液中探究其耐蚀性。利用维氏硬度计、光学显微镜、电化学工作站、光学3D表面轮廓仪、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等技术对渗氮层进行测量和观察。试验结果表明:820 ℃下对Ti-6Al-4V钛合金进行真空感应渗氮处理后,渗氮层厚度达20 μm,其氮化物层硬度得到明显提高。同时,经过感应渗氮处理后样品的表面粗糙度增加。电化学试验表明经感应渗氮后Ti-6Al-4V钛合金的耐蚀性明显增强。     

魏氏组织Ti-6Al-4V合金应力松弛行为及机理

利用弯曲应力松弛方法研究了魏氏组织Ti-6Al-4V合金200℃．400℃和600℃时的应力松弛行为，并利用TEM研究了应力松弛前后微观组织变化：宏观热力学参数结合微观组织观察初步探讨应力松弛机理。研究表明：应力松弛开始时应力下降较快．随时间延长．应力下降速率降低．最后趋于应力松弛极限。TEM微观组织观察结果结合表现应力指数分析表明：200℃和400℃应力松弛变形机制为位错蠕变，a型位错滑移：而600℃变形机制则为回复蠕变和原子扩散的共同作用机制．a型和a＋c型或c型均开动．产生滑移和攀移。     

Ti-6Al-4V合金中的绝热剪切断裂

利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置在3900s-1应变率条件下对Ti-6Al-4V合金进行动态加载,获得完全分离的断裂试样。使用扫描电子显微镜对试样的断裂特征进行观察。结果表明：试样中出现绝热剪切断裂,试样断口上交替分布着两个不同特征的典型区域（韧窝区及平滑区）。其中,韧窝区由微孔洞形核、长大并最终连接形成,表现出韧性断裂特征。在平滑区观察到超细晶粒（UFGs）,且晶粒间可观察到微裂纹,说明平滑区由微裂纹沿晶界扩展形成,表现出脆性断裂特征。由此可知,Ti-6Al-4V合金在动态加载过程中沿绝热剪切带发生的断裂失效过程不均匀,韧性及脆性两种断裂模式的共同作用导致该合金样品的最终断裂。     

增材制造Ti-6Al-4V点阵材料的研究进展

增材制造技术成形Ti-6Al-4V点阵材料具有高强度、低密度、生物相容性好的性能特点,在航空航天、生物医疗、海洋等领域具有极大应用潜力。本文概述了近年来增材制造Ti-6Al-4V点阵材料的研究进展,重点对选区激光熔化(SLM)和电子束选区熔化(SEBM)技术成形点阵材料的力学性能、失效行为、微观组织进行分析与总结。研究发现,SLM和SEBM技术均可获得保留原始结构特征的点阵材料,且增材制造骨骼型Diamond 极小曲面Ti-6Al-4V点阵材料抗压强度可达到411.71 MPa,屈服强度达到317.48 MPa,强度可与镁合金相媲美；点阵材料失效行为主要有45°剪切断裂以及水平断裂,剪切断裂型点阵材料强度较高,在承载方面具有独特优势,而呈水平方向断裂的点阵材料多为梯度型点阵材料,其应力应变曲线波动范围较小,在能量吸收能力方面表现出明显的优势；热处理可有效消除增材制造过程中带来的残余应力、降低粗糙度、转变亚稳、针状α"马氏体为α+β相,进而增加点阵材料的塑性,且不降低甚至提高部分Ti-6Al-4V点阵材料的强度。最后,对增材制造Ti-6Al-4V点阵材料的现存弊端以及未来发展趋势进行了展望。     

Ti-6Al-4V厚板研制

研究了锻造工艺、热轧工艺对Ti-6Al-4V合金40 mm厚板力学性能、显微组织和超声检验的影响.结果表明采用多火次锻造-两相区大加工率轧制工艺可生产出各项技术指标符合XJ/BS5154规范要求的厚板,且质量水平与美国同类产品相当.