快速渗氮处理下的TC4钛合金的摩擦磨损性能

为了改善TC4钛合金表面硬度、耐磨性较差的缺点,本文提出了基于超快高温烧结（UHS）工艺的快速渗氮处理（HSNT）表面处理方法。对TC4钛合金表面进行HSNT,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究试样的微观组织,采用维氏显微硬度计和摩擦磨损试验装置对试样进行力学性能测试。2 min即可在TC4钛合金表面形成改性层,改性层由两部分组成,最表层为氮化物层,厚度10μm,平均显微硬度为HV_0.1 973.55,主要成分为Ti N;次表层为渗氮层,厚度10μm,平均显微硬度为HV_0.1774.53,截面显微硬度整体呈现出阶梯分布的趋势。摩擦磨损试验发现,在20 N载荷下,经过HSNT的TC4的摩擦系数为0.406,降低了24.4%,经过HSNT的TC4的磨损体积为0.302 mm³,降低了86.7%。不同载荷下经过HSNT的TC4的摩擦系数和磨损体积始终小于TC4钛合金,且均随着载荷的增加而增大。在20 N载荷下,TC4的磨损机制主要表现为磨粒磨损和氧化磨损,经过HSNT的TC4的磨损机制主要表现为粘着磨损和氧化磨损。经过HSNT的TC4钛合金的性能得到了明显的改善,弥补了TC4硬度低、耐磨性差的缺点。     

硬质涂层与钛合金的摩擦磨损性能研究北大核心CSCD

采用c-ARC+多弧离子镀技术在硬质合金YG8上制备了表面层分别为Ti33Al67N、Ti50Al50N和Cr30Al70lN的涂层,研究了以上涂层与TC4钛合金间的摩擦磨损行为,利用扫描电镜、电子能谱仪、显微硬度仪、划痕仪等对涂层性能及表面形貌、磨痕形貌及成分进行了表征。试验结果表明:与TC4合金摩擦时,硬质涂层最主要的磨损失效是局部撕裂,撕裂破坏程度则由涂抹的钛合金同接触物资形成的粘着节点的强度来决定。低载荷下,表面为高铝含量的Ti33Al67N涂层同TC4合金对磨时表现较佳,优于表面为中铝含量的Ti50Al50N涂层和Cr30Al70N涂层,而在高载荷下,则表面为Cr30Al70N的涂层的耐磨性较佳。     

TC4钛合金低压真空渗氮处理

为了改善表面性能,对TC4钛合金在不同温度下进行低压真空渗氮处理。采用扫描电子显微镜和X射线衍射分析了渗氮层的组织结构,测试了渗氮层的显微硬度和耐磨性。结果表明,TC4钛合金经低压真空渗氮处理后,可获得由表层Ti N和次表层Ti2Al N组成的改性层。温度较低时,表面形成氮化物数量较少,渗层较薄,硬度较低。随温度升高,氮化物数量增多,渗层厚度增加,硬度及耐磨性也随之增加,温度达820℃时,表面硬度可达1000~1100 HV,硬化层深度为50~60μm。温度继续增加,氮化物聚集长大,渗氮层开始变得疏松,硬度及耐磨性下降。     

TC4钛合金真空渗氮层的耐腐蚀性能

真空渗氮可较好地改善材料表面性能,但目前对其在钛合金中的应用研究较少.采用真空渗氮的方法对TC4钛合金作表面改性,通过X射线衍射仪(XRD)、失重法、电化学测试及扫描电镜(SEM)分析了改性层的形貌、相组成及腐蚀性能.结果表明:经真空渗氮处理的TC4合金在50 mL/L HF +200 mL/L HNO3混合体系中加速腐蚀10 min后,渗层表面基本保持完好,腐蚀速率只有基体的1/145,自腐蚀电位由基体的-0.762 5 V提高到0.511 9 V,腐蚀电流降低2个数量级,真空渗氮极大地改善了钛合金的耐腐蚀性.     

TC4钛合金复合加载下超高周疲劳性能研究EI北大核心CSCD

针对航空发动机压气机叶片在实际工况下的超高周疲劳断裂问题,研究了三种锻造温度下TC4钛合金三点弯曲–轴向拉伸复合加载的疲劳破坏行为。试验结果表明,S-N曲线呈直线下降型和双平台型,采用985℃近锻造时疲劳性能最好。随着应力幅值降低,裂纹由表面萌生向次表面萌生转变,断口形貌呈现准解理断裂特征。表面裂纹萌生于α晶界或α-β相界,由位错滑移堆积导致;而次表面裂纹萌生于刻面,由初生α相解理导致。疲劳寿命由裂纹萌生阶段主导,且所占比例随总寿命的增加而变大。双态组织中初生α含量和尺寸均小于等轴组织,且β转变组织含量更高,从而具备更好的疲劳性能。轴向拉伸改变了试件的轴向应力分布,有利于提高裂纹萌生于次表面的概率,使裂纹起源点向内部迁移。     

硬质涂层与钛合金的摩擦磨损性能研究

采用c-ARC+多弧离子镀技术在硬质合金YG8上制备了表面层分别为Ti33 Al67N、Ti50 Al50N和Cr30Al70IN的涂层,研究了以上涂层与TC4钛合金间的摩擦磨损行为,利用扫描电镜、电子能谱仪、显微硬度仪、划痕仪等对涂层性能及表面形貌、磨痕形貌及成分进行了表征.试验结果表明:与TC4合金摩擦时,硬质涂层...     

深冷处理对TC4钛合金摩擦磨损性能及微观组织的影响

目前,有关深冷处理对TC4钛合金力学性能及微观组织的影响机制尚不明晰.为此,通过硬度、摩擦磨损性能测试、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察等手段探究了不同时间深冷处理对TC4钛合金磨损性能、表面显微硬度以及微观组织的影响.研究结果表明:经不同时间的深冷处理后,TC4钛合金的耐磨损抗力以及表面显微硬度有了不同程度...     

TC4钛合金低压真空氮化改性层的制备与性能

采用低压真空渗氮的方法,在TC4钛合金表面制备了与基体结合良好的改性层.通过金相观察、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了表面改性层的组织结构,并对改性层的显微硬度及耐磨性进了测试.结果表明:TC4钛合金经低压真空渗氮处理后,表面可获得由TiN和Ti2 AlN组成的氮化物改性层,组织均匀致密,氮化物颗粒细小,硬化层与基体结合良好,表面硬度为1100～1200HV,心部硬度为300～320HV,硬化层深度可达60～70μm,硬度梯度平缓,耐磨性优良.     

TC4钛合金表面激光熔覆Ti-Mo-Al-B复合涂层的组织及摩擦磨损性能

为了改善TC4合金的表面耐磨性能,采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备出Ti-Mo-Al-B复合涂层。分析了涂层的物相组成及微观组织结构,揭示了复合涂层的合成机理,结合其组织特征分析了涂层的硬度分布,并分析了不同载荷下涂层的摩擦磨损性能。结果表明,复合涂层与基体之间形成了良好的冶金结合,复合涂层主要由BCC固溶体基体相、短杆状和颗粒状TiB增强相以及少量α-Ti相组成。涂层的平均硬度为648.69HV,较基体TC4合金(330HV)提升了1.97倍。涂层的磨痕表面平整且犁沟较少,在载荷为30 N时,磨损量相较TC4基体减少了11%,其磨损机制为磨粒磨损。     

退火处理对激光沉积制造TC4钛合金组织及力学性能影响EI北大核心CSCD

以TC4球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TC4钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了退火处理对激光沉积制造TC4显微组织及力学性能的影响。结果表明:试样经α+β两相区退火处理后,显微组织为网篮组织,经β单相区退火后,组织转变为魏氏组织;退火试样力学性能仍存在各向异性:Z向试样强度较低,塑性较好,而XY向试样强度高,塑性较差,退火温度对试样的各向异性具有明显影响;XY向试样拉伸性能存在较明显的分散性;α+β两相区退火处理后两个方向上均为韧性断裂,β单相区退火处理后试样强度与塑性大幅下降,且XY向试样为脆性断裂。     

TC4钛合金轮圈热旋成形技术研究

针对TC4钛合金轮圈的结构特点,设计了钛合金轮圈热旋的模具结构,研究了TC4钛合金的热变形特性,分析了钛合金热旋翻边过程成形缺陷的产生原因,最终获得了钛合金轮圈的合理热旋工艺.研究表明,采用分瓣组合模具是成形钛合金车轮合理的模具结构方案,热旋工艺参数对钛合金轮圈的成形质量有显著的影响.TC4钛合金轮圈的适宜翻边温度为600~700℃,采用略小于坯料壁厚的间隙(小于坯料壁厚的10%左右)及较小的进给比(f≈0.1 mm/r)可有效防止翻边起皱和开裂.直边较短的轮圈采用直线轨迹可一道次翻边成形.     

Hydrogen-free nitriding of ZrTiAlV by double glow plasma discharge improving the wear resistance

A hydrogen-free nitriding method through double glow plasma metallurgy is exploited and a nitrided layer was formed on ZrTiAlV alloy. The nitrided layer was characterised through X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy techniques, as well as through Vickers hardness and friction and wear tests. Results showed that the nitrided layer is 580?µm thick, homogeneous and dense. It mainly consists of TiN, Ti₂N and ZrN phases. The hardness of the nitrided layer on the surface of the ZrTiAlV alloy is nearly 2.5 times higher than that of the ZrTiAlV substrate. The friction coefficient and wear resistance of the alloy considerably improved after nitriding.     

TC4钛合金微弧氧化复合陶瓷膜制备及耐磨性能研究

采用微弧氧化技术,通过向电解液中分别添加不同的陶瓷颗粒(SiC、SiO2),在TC4钛合金表面制备复合陶瓷膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD),MMA-1万能摩擦磨损实验机研究了不同的陶瓷颗粒对膜层微观组织结构、元素分布特征、相组成和耐磨性能的影响。结果表明,在电解液中添加陶瓷颗粒都能使膜层表面变得致密平整且膜层的厚度增加。陶瓷颗粒能够进入氧化层中,但并不发生相变反应。SiC和SiO2颗粒能显著提高膜层耐磨性能。     

TC4钛合金表面TiO_2-PTFE复合膜层的制备

采用特殊的化学及物理处理方法,在钛合金表面制备TiO2-PTFE复合膜层,该润滑膜由硬质阳极氧化膜与低摩擦系数的聚四氟乙烯(PTFE)结合而成,具有较好的自润滑特性。研究了TiO2-PTFE复合膜层的组织形貌、物相组成以及元素组分,讨论了阳极氧化处理工艺和涂覆时间对PTFE涂覆量的影响。结果表明,TC4钛合金阳极氧化后形成了由锐钛相和金红石相双相晶型组成的纳米级TiO2多孔膜,涂覆PTFE后,表面及膜孔处被PTFE聚合体所覆盖。TC4钛合金样品经过不同电压和不同氧化时间处理后,PTFE涂覆量趋于稳定。随着涂覆时间的延长,PTFE涂覆量逐渐增加,在最初5～20min内,涂覆量增加较快,超过20min后涂覆量增加缓慢。     

Superplasticity and microstructure of TC21 titanium alloy during thermomechanical treatment

Abstract

As rolled TC21 titanium alloy was subjected to isothermal constant strain rate tensile tests using an electronic tensile testing machine. After tensile deformation, the alloys were subjected to double annealing. Superplastic behaviour and microstructure evolution were systematically investigated. Experimental results show that as rolled TC21 alloy exhibits good superplasticity at temperatures ranging from 870 to 930°C and strain rates ranging from 3×10^?4 to 3×10^?2 s^?1. A maximum elongation of 373·3% was obtained at 910°C and 3×10^?4 s^?1. In addition, the alloy microstructure comprises α and β phases during plastic deformation. The primary α-grains aggregate and merge to form new crystal grains with irregular grain boundaries because of dynamic recrystallisation. Furthermore, the primary α phase content gradually decreases with increasing temperature. The resulting microstructure after deformation and double annealing is a duplex microstructure comprising a primary equiaxed α phase and a β-transformed lamellar structure. The acicular α phase transformed from the β phase is mutually interlaced as a basketweave structure after deformation at 930°C and double annealing.     

等离子处理碳纤维织物复合材料的摩擦学性能

将碳纤维织物浸渍-涂层酚醛-缩醛粘结剂树脂,加压固化后制备出碳纤维织物复合材料.分析了摩擦磨损表面和经等离子体处理后碳纤维织物化学组成的变化,研究了摩擦磨损性能、拉伸性能和粘结性能.结果表明,碳纤维织物的磨损分为严重磨损和稳定磨损两个阶段,其中严重磨损阶段的磨损量占了总磨损量的87%.经过等离子体处理后,在碳纤维织物的表面产生了许多活性基团如羰基、羧基、酯基,表面活性元素的含量明显增多;碳纤维织物的浸润性增大,提高了其与粘结剂的结合强度和结合量,增强了织物纤维束间的结合力;固化后与粘结剂构成很好的整体材料,增强了纤维束抗变形和抗断裂能力,使载荷和摩擦力可以平均的分配在纤维上,避免应力集中,从而提高了碳纤维织物复合材料的摩擦学性能和力学性能.     

TC11微弧氧化膜制备及其结构性能研究

在Na2SiO3-Na2WO4-NaOH混合电解液中,利用微孤氧化(MAO)技术在TC11合金表面制备了氧化膜.用扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)对氧化膜微观结构、化学成分、厚度以及相组成进行了分析,采用HVS-1000维氏显微硬度计、MFT-4000划痕试验机、电化学测量系统完成氧化...     

33mm厚TC4锻件电子束焊接接头组织与性能

对33 mm厚TC4锻件进行了电子束焊接试验,在合适的工艺参数下得到了无内部缺陷、正反面成形良好的接头。室温下对该接头的显微组织、显微硬度和力学性能进行了测试。结果显示,焊缝处、热影响区组织主要是由β转变基体和α'形成的马氏体组织,焊缝处晶粒粗大,热影响区处马氏体细小分布不均;焊缝处硬度略低于母材处硬度,接头整体硬度分布均匀,无明显弱化区域;接头焊缝处屈服强度略低于母材,抗拉强度达到956 MPa,焊缝处冲击值KV2达到56 J,焊缝具有良好的韧性。