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。     

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。     

酸性电解液对Ti-6Al-4V合金微弧氧化的影响

分别以H3PO4、H2SO4和HF为电解液对Ti-6Al-4V合金进行微弧氧化实验研究。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究不同条件下钛板表面氧化膜的形貌、组成以及组织结构。结果表明,以10%的H3PO4为电解液,微弧氧化的起始电压为185V,表面形貌为火山口状,孔口大小为400~800nm;以10%H2SO4为电解液,微弧氧化的起始电压为80V,表面形貌同样为火山口状,孔口大小为100~200nm,电压升高到120V,氧化膜的形貌变为网状多孔结构;以0.2%的HF为电解液,微弧氧化的起始电压亦为80V,表面高低不平、分布着大小为100~200nm的小浅坑;氧化膜的相组成均为金红石型和锐钛矿型TiO2共存。     

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.     

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。     

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。     

船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金的微弧氧化陶瓷膜

采用微弧氧化技术,在磷酸盐溶液体系中在船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面制备陶瓷膜层.利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面和截面形貌、氧化层厚度、相结构以及显微硬度进行观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察膜层的摩擦学性能和腐蚀性能.结果表明:膜层厚度可达到20 μm以上,陶瓷膜主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜层与基体的结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,膜层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损,且以磨粒磨损为主.     

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。     

电解液组成对ZAISi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

采用电解液成分逐渐加入法,在6种电解液中对ZAlSi12Cu2Mg1试样进行微弧氧化处理,研究电解液组成对微弧氧化陶瓷膜形成的影响,寻找合适的电解液组成.结果表明:电解液组成对陶瓷膜层的厚度、粗糙度、硬度、耐磨性、膜层微观形貌及相组成的影响很大,通过调节电解液成分,可获得性能优良的陶瓷膜.适宜的电解液组成为:8g/L NaSiO3,1 g/L NaOH,2 g/t,Na2WO4,0.5 g/L Na2EDTA及10 mL/L丙三醇.在此种电解液组成F,获得的陶瓷膜厚156 μm,面粗糙度为259nm显微硬度达HV 891.在干摩擦条件下,经30min磨损后,其磨损仅为基体的13.29%.观察膜层微观形貌,膜层均匀致密.XRD分析表明:氧化层中含有Al、莫来石、SiO2、а-Al2O3、y-Al2O3和WO3相.     

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.     

双电极微弧氧化陶瓷膜层的制备

在铝酸盐体系中,在Ti-6Al-4V合金表面利用微弧氧化双脉冲电源在2个电极上同时制备了含Al2TiO5相的陶瓷膜层。通过XRD,SEM和EDS等技术,分析了相组成、表面形貌和元素含量的变化。讨论了2个电极试样面积比对微弧氧化陶瓷膜组成、形貌和元素含量的影响。结果表明:2个反应电极试样面积比越接近,膜层中Al2TiO5含量就越高;当面积比为1:1时,膜层几乎都是Al2TiO5相;随2个电极面积比的增大,膜层Al元素含量呈先增大后减小,Ti和V元素含量是先减小后增大,而P元素含量则一直在增加。     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

激光快速成形Ti-6Al-4V合金力学性能

采用实验研究的方法，对激光快速成形Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了探讨。结果发现：和锻造件相比，激光快速成形沉积态Ti-6Al-4V合金的拉伸性能具有高强低塑特点和更显著的各向异性；成形试样的组织、氧含量和冶金缺陷都将影响到拉伸性能，其中组织的影响最显著，其次为氧含量和熔合不良缺陷：对于氧含量符合GJBGJB2921-1997标准的激光快速成形Ti-6Al-4V合金，经固溶时效热处理后所获得的网篮组织综合性能最好，不论是强度指标还是塑性指标都高于锻件标准。     

大变形热轧Ti-6Al-4V合金棒材力学性能的研究

通过大变形热轧试验,获得了一种新的Ti-6Al-4V合金细晶棒材.与粗品棒材一起分别测试了其拉伸性能和冲击韧度,观察了断口形貌.结果表明:细晶组织Ti-6Al-4V合金棒材具有较高的塑性和冲击韧度,拉伸强度变化不大.断口观察发现其拉伸断口平坦,塑坑较浅,但伸长率与粗晶粒棒材相比反而提高,且属于韧性断裂.     

铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

按照GB6398-1986试验标准,采用紧凑拉伸试样(CT)测定了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率da/dN,采用扫描电镜(SEM)等现代技术对断口形貌进行观察,分析了不同应力比(R值)条件下的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,应力比R对铸造Ti-6Al-4V钛合金的裂纹扩展速率影响较大,应力比R越大,裂纹扩展速率越大。在裂纹预裂区和快速扩展区的断裂机理主要是以微区解理断裂为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制。     

激光成形修复Ti-6Al-4V钛合金零件的组织与性能

分析了激光成形修复Ti-6Al-4V合金的组织特点,并考察了退火处理对修复区组织及修复件性能的影响.激光修复件的微观组织由修复基体所具有的等轴α+层状α+β双态组织经热影响区连续转变为晶内分布魏氏α+β的外廷生长的粗大柱状晶组织.激光修复件的静载拉伸性能达到锻件标准.经退火处理后,修复区中α板条有粗化趋势,修复件的综合力学性能得到一定改善,塑性有所提高.经采用退火+喷丸处理,修复件的低周疲劳性能达到与锻件相当.     

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基钎料真空钎焊Ti-6Al-4V

在温度1223K、时间1－30min钎焊参数条件下，应用Ti基钎料对Ti-6Al-4V进行了真空钎焊。结果表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时表明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加w(Cu)易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu TiCu,严重影响接头强度。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性

采用三点弯曲法测定了SiC纤维单向增强的Ti-6Al-4V复合材料的表观断裂韧性,讨论了界面反应对断裂韧性的影响.研究结果表明,在裂纹尖端塑性变形区的未断纤维的桥联对复合材料的断裂韧性起很大的作用.经过热处理后,SiCf/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性降低,主要是由于严重的界面反应,使得SiC纤维受到一定的损伤,因而降低了纤维的承载能力,并使基体钛合金的脆性增大.