钛合金微弧氧化层的摩擦学性能研究

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V合金表面制备了富含钙、磷的多孔氧化陶瓷层,研究了微弧氧化层表面形貌、组成及摩擦学性能。研究结果表明,随着电压的升高,氧化层表面微孔孔径、粗糙度和Ca、P元素含量增大,显微硬度增大。25%小牛血清润滑条件下的微弧氧化层与ZrO2陶瓷球的摩擦学实验表明,微弧氧化层的摩擦因数高于Ti6Al4V钛合金,但磨损率明显降低,表明微弧氧化Ti6Al4V合金具有良好的耐磨性能。     

钛合金表面的热氧化层工艺及性能

用热氧化后真空扩散处理工艺在Ti-6Al-4V合金表面制备了与基体结合良好的硬化层，并在空气和真空条件下分别进行了摩擦磨损试验。结果表明，硬化层由表面氧化物薄层和氧扩散区组成。经790℃真空扩散后，表面氧化层中的部分TiO2发生了分解，在表面与基体之间沿层深方向产生了一定的硬度梯度。热氧化后进行真空扩散的工艺可有效地降低Ti-6Al-4V合金与GCr15钢在空气和真空中的干摩擦系数，提高Ti～6Al-4V合金在空气和真空中的磨损抗力。     

钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

双相钛合金表面等离子渗铬强化层疲劳行为研究

为改善钛合金的耐磨性,使用真空辉光等离子体表面合金化技术,对双相钛合金TC4样品进行了等离子体铬化处理.通过纳米压痕对试样的局部硬度和模量进行了测定,并在给定载荷下利用旋转弯曲疲劳机对试样的疲劳性能进行评估.结果 表明:850 ℃下渗铬处理5h后获得的铬合金层由四个子层组成,即Cr沉积层,TiCr2层,Ti4 Cr层和...     

TC4钛合金等离子弧焊接接头组织及性能

采用等离子弧焊接工艺焊接TC4钛合金,通过室温拉伸、显微硬度测试、金相分析及X射线衍射试验,对TC4钛合金等离子弧焊接接头的显微组织和性能进行了研究。实验结果表明:TC4钛合金等离子弧焊接接头焊缝的组织为针状马氏体α'相和残余β相,组织形态为粗大柱状晶,过渡区和近焊缝区中的组织为细小的针状α相和β相、少量的α'相,组织形态为较粗大的等轴晶;接头焊缝熔化区的硬度最高;接头断口的主要微观特征为韧窝,属于延性断裂,但部分区域韧窝很浅,趋向于脆性断裂。     

热加工工艺对TC11钛合金显微组织与力学性能的影响

分析了常规锻造和特种锻造工艺及不同热处理工艺对TC11钛合金组织和力学性能的影响。结果表明:特种锻造后得到的锻态组织为少量球状α相、细板条α相与β相构成的网篮组织,热处理后的力学性能明显高于常规锻造的;钛合金经特种锻造结合高温均匀化与双重退火处理可得到由12%(体积分数)左右球状初生α相、一定宽长比条状初生α相和β相组成的网篮组织,可使其获得良好的强韧性匹配。     

纯钛表面等离子渗镍合金层的显微组织及摩擦学性能

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行表面渗镍处理,对渗镍后形成的合金层显微组织、物相组成及硬度进行了分析,并对其摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗镍后在纯钛表面形成了与基体结合良好的钛-镍合金层,合金层主要由Ti2Ni、TiNi及钛相组成,厚约30μm,显微硬度约为570HV,合金层的干滑动摩擦磨损性能较纯钛基体的有很大提高。     

TC11钛合金在900℃的超塑性变形行为

对TC11钛合金在900℃、0.000 1～0.4 s-1叫应变速率条件下的拉伸变形行为进行了研究,并用光学显微镜和透射电镜对拉伸试样的显微组织进行了观察和分析.结果表明:当应变速率不大于0.04 s-1时,TC11钛合金呈现出超塑性,且应变速率越低,超塑性越好,当应变速率为0.000 1 s-1时,伸长率达到1 215%;拉伸试样横截面上的α相基本上是等轴状的,而纵截面上的α相随应变速率的降低由长条状变成等轴状,变形过程中存在动态再结晶和扩散蠕变;超塑性变形过程中α/β相界面存在滑移,且α相和β相均发生变形;变形模型为等应变速率模型和等应力模型的混合型.     

TC11钛合金深孔钻削试验研究与切屑形态分析

以难加工材料TC11钛合金为研究对象,针对TC11钛合金内排屑深孔钻削时存在断屑困难等问题,开展TC11钛合金BTA深孔钻削试验研究。为了获得理想的切屑形态,分析BTA深孔钻削机床的主轴转速和进给量对切屑形态的影响规律。试验表明,当转速为98r/min、进给量为0.16mm/r时,切屑呈短螺旋形状,导向块磨损相对最小,有利于顺畅排屑,加工过程稳定。本研究为钛合金等难加工材料的深孔钻削参数的选择提供了依据。     

奥氏体不锈钢表面双辉等离子渗锆的动力学

利用双辉等离子渗金属技术在0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备了一层均匀、致密、呈良好冶金结合的渗锆合金层,并对1 060℃下的渗锆动力学进行了研究。结果表明:随着距锆合金层表面距离的增加,锆元素的含量呈梯度递减,扩散系数逐渐减小,而扩散激活能逐步增大;在1 060℃采用双辉等离子技术渗锆时,渗锆合金层表层的空位密度为2.945×(1012~1013)cm-2,与相同温度下采用常规渗金属工艺相比,提高了1~2个数量级。     

TC21钛合金液相等离子体法制备碳氮渗层

在由甲酰胺、KCl构成的电解液体系中,通过液相等离子体电解碳氮共渗技术在新型TC21钛合金表面制备Ti(C,N)渗层。通过SEM、XRD、EDS、显微硬度计、三维轮廓仪、球盘摩擦磨损试验机,对渗层的形貌、成分、硬度、摩擦及磨损性能等进行了测试。结果表明,可以通过PECN技术在TC21表面制备出厚3~5μm的多孔状碳氮渗层,渗层晶粒尺寸达到亚微米级别,渗层硬度可以达到1 142HV0.01,渗层在干摩擦条件下的摩擦系数(约0.3)低于TC21基体(约0.6),同时耐磨性显著提升。     

TC11钛合金3D激光快速成形件力学性能实验研究

通过TC11钛合金3D激光快速成形件力学性能实验,获得了静拉伸、S-N曲线、DFR值和断裂韧性等性能数据,并与工程应用广泛的TC18锻件和TC21锻件性能数据进行了对比分析。结果表明:TC11激光成形钛合金的综合性能基本介于TC18和TC21之间;试样存在的未熔合或气泡等内部缺陷对疲劳性能影响较大,后续需持续完善激光成形件的制造工艺,减少内部缺陷,达到内部缺陷的可检可控,确保飞机安全。     

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。     

模具钢表面盐浴渗钛层的制备及性能研究

采用盐浴法在Cr12Mo V冷作模具钢表面进行渗钛处理,研究了不同温度和时间对渗层厚度的影响。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪和旋转摩擦试验仪分析了渗层的显微形貌、相结构、表断面硬度和耐磨性能。结果表明:通过配方优选,在适宜的渗入温度(1000℃)和时间(6h)下,可在模具钢表面形成致密、厚度约13μm的渗钛层,相组成主要为Ti C,渗层具有较高的表面硬度(约2789HV0.3)。室温干摩擦试验表明,与基体相比,相渗层试样的磨损量降低约17倍,平均摩擦系数为0.4054,仅为基体的70.6%,说明模具钢盐浴渗钛处理后具有较佳的耐磨减摩性能。     

TC4合金表面铜镍改性层的组织及抗菌性能

采用等离子表面合金化技术,对TC4钛合金表面进行渗铜、镍处理,运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、辉光放电光谱仪等分析了铜镍改性层的形貌、物相及其成分;利用平板培养法检测改性前后钛合金的抗菌性能,并初步分析其抗菌机理。结果表明:经合金化处理后,TC4合金表面形成一层与基体结合良好、厚度约7.5μm的铜镍改性层;涂层表面镍质量分数为40%左右,铜质量分数为8%左右,并沿深度方向呈梯度下降;处理后的TC4合金对大肠杆菌的抗菌效果明显,表现出优良的抗菌性能;其抗菌机理主要与铜的作用有关。     

熔渗型宽温域复合固体润滑剂设计及其摩擦学性能研究

设计一种可用于300~800℃宽温度范围润滑的熔渗型Pb-Sn-Ag-RE复合固体润滑剂。基于润湿试验研究不同组分与配比对其润湿性能的影响;采用高频感应熔渗工艺,制备出熔渗型高温自润滑复合材料;利用XP-5型高温摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析磨损表面形貌、成分及结构。结果表明:不同组分组成对基体的润湿性有很大的影响,在Pb-Sn系固体润滑剂中添加Ag、RE既能提高其对母材的润湿性能,又能改善自润滑材料的摩擦磨损性能;熔渗Pb-Sn-Ag-RE复合固体润滑剂制备的复合材料具有良好的高温自润滑性能,其600℃下的平均摩擦因数约为0.28。     

碳钢表面高铬耐磨合金层的制备及其组织与性能

采用双层辉光等离子渗金属技术先在Q235钢和45钢表面渗入元素铬,形成高铬合金层;然后进行等离子渗碳,得到高铬耐磨合金层;对渗铬、渗碳层的组织和性能进行研究。结果表明：表面层铬含量达到40％以上,且呈梯度分布;渗层所形成的含铬碳化物弥散、细小和均匀,表面含碳量达2．8％以上,没有共晶莱氏体组织;经淬火及回火处理后,表面硬度达到1800HV以上;与淬火GCr15钢相比,其耐磨性能提高7倍以上。     

不同锻造工艺对TC10钛合金组织和性能的影响

TC10钛合金由于具有优异的耐蚀性和良好的综合性能,广泛地应用于海洋石油开采和潮湿环境中,市场前景广阔。但由于钛合金锻造温度较窄,变形量不好控制。研究了不同的锻造工艺对TC10钛合金组织和性能的影响,铸锭经β相区开坯后,中间锻造分别执行工艺A和工艺B,在各工序中取样做金相组织,并做成品棒材的力学性能分析,结果表明:镦拔次数较多、锻比较大的试样金相组织更加均匀、细小,性能各向异性较小,棒材强度较高。