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。     

Ti-6Al-4V合金表面NiCrAlY/Al复合涂层的抗高温腐蚀性能

采用多弧离子镀技术在Ti-6Al-4V合金基底表面依次沉积Al层和NiCrAlY涂层,对比研究Ti-6Al-4V合金和NiCrAlY/Al复合涂层在高温腐蚀 (500 ℃, 30 h) 过程中微观组织结构变化及其抗高温腐蚀性能。经测定,NiCrAlY/Al复合涂层中Al层的厚度约为270 nm,NiCrAlY涂层的厚度约为3.8 μm。高温腐蚀测试结果显示,Ti-6Al-4V合金表面出现点蚀,腐蚀区域出现大量裂纹,表明合金发生严重的高温腐蚀。表面沉积NiCrAlY/Al复合涂层的Ti-6Al-4V合金经高温腐蚀后表面依然完整,未产生明显裂纹和涂层脱落。经分析,NiCrAlY/Al复合涂层在高温腐蚀过程中表面可自形成厚度约为43 nm的Al₂O₃和Cr₂O₃,连续且致密的薄氧化膜可在高温下阻隔氧气向钛合金内部的侵蚀,从而显著提高基底合金的抗高温腐蚀性能。     

钛合金与WC-17Co涂层界面结合性能分析

采用超音速火焰喷涂技术在Ti-6Al-4V合金表面制备WC-17Co涂层,从显微形貌、界面氧化行为、裂纹扩展形式等方面系统分析了WC-17Co涂层与Ti-6Al-4V基体界面断裂失效原因,并利用四点弯曲法测量了WC-17Co与Ti-6Al-4V合金的平均断裂能量释放率.结果表明,热喷涂过程使Ti-6Al-4V的表面氧化相含量显著提高.氧化后Ti-6Al-4V的表面显微硬度达到322.4 HV,熔融粒子撞击到Ti-6Al-4V表面很难对基体造成明显的塑性变形,不能形成有效咬合,使得钛合金与WC-17Co涂层的结合性能偏低.     

原位激光沉积NiTi涂层提高Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能（英文）

采用激光金属沉积工艺通过熔化Ni、Ti粉末在Ti-6Al-4V合金表面沉积NiTi涂层。研究NiTi涂层含量对合金显微组织、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,涂层由NiTi、NiTi2和NiTi3相组成。含NiTi涂层的Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能均得到一定程度的提高,且涂层成分为Ti55N45的Ti-6Al-4V合金的耐腐性能最好,其次为含Ti50Ni50和Ti45Ni55涂层的合金。在实验条件下,所有含NiTi涂层的材料具有良好的耐蚀性能,且NiTi中Ti元素的影响更加显著。     

镍基高温合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

用料浆法在DZ4镍基高温合金表面“二次”制备Al-Si涂层，依据GB／T13303-91对DZ4合金料浆渗铝硅试样进行1100℃×300h抗高温氧化实验。为便于比较，DZ4裸合金也进行了同炉氧化实验。用SEM、XRD对氧化后的表面及截面形貌、相组成进行了分析。结果表明，DZ4合金渗Al-Si涂层的氧化动力学曲线基本遵循抛物线规律，其抗氧化性能优于DZ4裸合金。     

Ti-6Al-4V钛合金的等离子W-Mo共渗

采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti-6Al-4V钛合金进行W-Mo共渗,研究了880～1000 ℃ W-Mo共渗时基体温度对渗层厚度的影响,采用SEM和XRD观察、检测渗层组织结构和相组成.结果显示,Ti-6Al-4V合金的W-Mo渗层组织良好.纳米压痕试验结果表明,合金渗层硬度高于基体.     

Ti-6Al-4V合金表面渗层制备及空蚀性能研究

目的利用化学热处理对钛合金表面进行扩渗处理,制备硬质表面渗层,以提高钛合金抗空蚀能力。方法采用氮气气氛下渗铝工艺对Ti-6Al-4V合金退火试样进行表面处理,获得硬质表面渗层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪和显微硬度计表征分析表面渗层的物相组成、微观结构、元素分布及力学性能。利用超声波振动空蚀试验机,按照ASTM G32标准,测试表面渗层在去离子水中的空蚀性能,并结合空蚀后表面形貌和元素分布,研究分析其空蚀机理。结果扩渗处理在Ti-6Al-4V合金表面生成了具有较高显微硬度的表面渗层,其由最外面的化合物层和内部的扩散层构成。在1023 K温度下处理1 h的试样,其表面渗层均匀、致密、无微裂纹,在去离子水中空蚀12 h的累积质量损失最小,为未处理试样的18%,抗空蚀性能最好。随着处理时间的延长和处理温度的升高,渗层表面变得不平整,且表面凸出的硬质陶瓷颗粒物增多。硬质陶瓷颗粒物虽显著增加试样的显微硬度,但易诱发空泡生成,使抗空蚀性能变差。结论氮气下渗铝处理在Ti-6Al-4V合金表面获得的表面渗层可以改善合金的抗空蚀性能,而表面凸出的大小不均的硬质陶瓷颗粒物使表面渗层的抗空蚀性能减弱。     

Ti-6Al-4V合金的盐浴硼氧共渗

以Na_2B_4O_7和Si C粉末为原料,在Ti-6Al-4V(TC4)合金表面进行盐浴硼氧共渗试验,研究不同配比共渗剂共渗后的渗层表面组织形貌与物相组成、横截面形貌及渗层厚度、硬度、摩擦磨损性能及界面结合力。结果表明:Na_2B_4O_7-Si C型盐浴可在Ti-6Al-4V合金表面获得含硼钛化合物的共渗层,渗层连续且致密,其物相主要由Ti B、Ti B_(12)、Ti C、Ti O_2和Al_2O_3相组成;其中,90%Na_2B_4O_7+10%Si C共渗剂所得共渗层表面质量较好,渗层较厚(26.5μm),且具有较强的界面结合力(72.47 N);表面硬度(1020 HV0.2)比Ti-6Al-4V合金提高了2.83倍;80%Na_2B_4O_7+20%Si C配方具有最低的摩擦因数(0.36),比Ti-6Al-4V合金(0.45)降低了20%。     

表面纳米化预处理对Ti-6Al-4V合金渗硼的影响

研究了表面纳米化预处理对Ti-6Al-4V合金渗硼的影响。采用表面机械研磨处理(SMAT)在Ti-6Al-4V合金表面预先制备出一层纳米晶层,随后采用粉末渗硼法对纳米晶样品进行渗硼处理,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和微观硬度测试仪等对渗硼层的相组成、结构形貌、显微硬度和韧性进行了表征与测试。结果表明:表面纳米化预处理可以显著增强Ti-6Al-4V合金低温渗硼动力学,降低渗硼温度。与未处理的高温渗硼样品相比,纳米化预处理样品低温渗硼层硬度和耐磨性略有下降,但仍满足工业应用要求。渗层脆性级别评定表明表面纳米化预处理可以有效降低渗硼层的脆性。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆NiCrAlSi复合涂层的组织及高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni80Cr20-40Al-20Si(质量分数,%)复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,系统地分析涂层的物相、显微组织结构及高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层中没有发现裂纹,仅有少量气孔,且与基体实现良好的冶金结合;Ti_5Si_3/Al_3Ni_2作为增强相均匀分布于基体Al_3Ti/NiTi中;经恒温800℃氧化32 h后,复合涂层的氧化膜主要由Al_2O_3和NiO组成,结构连续致密,氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,表现出较好的高温抗氧化性能;而Ti6Al4V合金的氧化膜主要为疏松的TiO_2,表面氧化严重,表现出较差的抗氧化性能。激光熔覆NiCrAlSi复合涂层可望成为有效提高Ti6Al4V合金高温抗氧化性能的途径之一。     

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.     

Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能

采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态)Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700 ℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700 ℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

Dehydrogenation of Hydrogenated Ti-6Al-4V Alloy

对未置氢及置氢Ti-6Al-4V合金进行了TG/DSC试验,研究了置氢钛合金的除氢行为。结果表明,当温度超过600℃时,置氢钛合金的失重规律与未置氢钛合金具有较大的差别。当加热温度在600~900℃之间时,置氢钛合金的失重随着氢含量的增加而增加。这是由于置氢合金中的亚稳相发生了分解。不考虑合金氧化的影响,置氢钛合金的最大失重与合金中的氢含量一致。置氢钛合金的最佳除氢温度为750℃。对于不同氢含量的置氢钛合金,其除氢工艺是相同的。     

钛合金切削过程氧化膜特性研究

高速切削钛合金时，在加工表面会产生氧化膜，对钛合金的力学性能造成影响。对钛合金Ti-6Al-4V进行单因素车削试验，研究切削表面变形特性并对氧化膜表面进行物相分析。结果表明：切削表面会产生严重塑性变形，变形层的厚度随着进给量的增大而增大，切削表面发生氧化反应，形成氧化膜，表面呈现不同的颜色，其成分主要为Al2O3、锐钛矿型 TiO2 和金红石型 TiO2。     

V/Nb对Ti-45Al-9(V, Nb, Y)合金抗氧化性能的影响

βγ-TiAl合金具有良好的高温变形能力,为TiAl合金的发展开辟了新的途径。成功制备了不同x=V/Nb(x=1,1.5,2,3.5)的βγ-TiAlTi-45Al-9(V,Nb,Y)合金,研究了上述合金在800℃静止空气中的氧化行为。结果表明:当x=1时,Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金中形成条带状、连续致密的Al2O3氧化层,显著提高了合金的抗氧化能力。随着x=V/Nb的增加,Al2O3氧化层厚度变薄,合金的抗氧化能力下降。     

Comparison of molybdenizing and NiCrA1Y coating on Ti and Ti-6A1-4V

Two surface treatments, molybdenizing and depositing NiCrAIY coating, were applied to improve the microhardness and the oxidation re-sistance of titanium and Ti-6Al-4V. Coupons were analyzed using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) with X-ray energy dispersive spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD). Vickers hardness and isothermal oxidation tests were carded out to evaluate the effects of these two surface treatments on the microhardness and oxidation resistance of the substrates. The post vacuum heat treatment of the NiCrAlY coating and the molybdenizing parameters were also discussed. It is found that molybdenizing can obviously in-crease the surface hardness of titanium due to the formation of β,α", and α' phases in the diffusion layer. As γ' phase is formed after vacuum heat treatment, the NiCrAIY coating is effective in improving the surface hardness of Ti-6Al-4V. The NiCrAlY coating can obviously de-crease the oxidation rate of Ti-6Al-4V at 700-900℃, which can be attributed to the formation of Al2O3 and Cr2O3 mixed scale during the oxidation.     

Thermomechanicai coupling simulation and experimental study in the isothermal ECAP processing of Ti-6Al-4V alloy

The thermomechanical coupling simulation of the isothermal equal channel angular pressing(ECAP)of Ti-6Al-4V alloy was conducted.The effect of processing parameters,ECAP pass number and the residual billet on the effective strain,stress and temperature distribution was investigated.Based on the coupling simulation results,it is found that the shear factor,ram speed,deformation temperature,channel intersection angle and residual billet significantly affect the ECAP deformation behaviors.Meanwhile,the experimental study of the isothermal ECAP process of Ti-6Al-4V alloy using route C,in which the repeated rotation angle around the longitudinal billet axis before reinsertion in channel intersection angle of 120°.Furthermore,a large amount of recrystallization occurs and some prior α phase grains grow in the post-ECAP process of Ti-6Al-4V alloy.The yield strength of post-ECAP Ti-6Al-4V alloy increases compared with that of as-received Ti-6Al-4V alloy.