钛合金圆环工件表面合金化及其滚动摩擦性能研究

采用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金圆环工件表面制备Mo渗镀改性层,将其与未渗Mo处理的Ti6Al4V合金在模拟实际工况条件下进行油润滑的滚动摩擦对比试验,比较二者的磨损情况,并分析磨损机理。结果表明,Ti6Al4V合金表面进行渗Mo处理后,形成了均匀、致密且高硬度的Mo基改性层。Ti6Al4V合金表面渗Mo后,硬度由渗层到基体呈梯度分布。滚动摩擦试验表明,渗Mo处理后表面无减摩效果,但磨损量大大减小,耐磨性得到有效改进。通过对磨损形貌的分析可知,表面渗Mo处理后磨损机理主要以磨粒磨损为主,而基材是磨粒磨损和粘着磨损。     

TC4合金等离子钼基合金化改性层摩擦磨损性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术在Ti6Al4V(TC4)上制备钼基改性层以提高材料的摩擦磨损性能。对改性层的组织结构元素分布和显微硬度进行了测试,并采用球-盘滑动磨损试验机对渗层进行摩擦磨损性能测试。结果表明:Ti6Al4V合金表面经过渗Mo、W-Mo及W-Mo-N共渗都可以形成致密、均匀的表面合金改性层;通过三种表面改性后,钛合金的表面硬度都有不同程度提高,其中W-Mo-N共渗表面硬度提高最大,达1504 HV。在较短滑动距离内,渗钼改性层摩擦系数最小,W-Mo-N共渗次之,W-Mo共渗最大。随着摩擦的深入,渗钼改性层摩擦系数很快升高,超过W-Mo改性层。渗钼改性层磨损表现为磨粒磨损和粘着磨损,W-Mo和W-Mo-N共渗都降低了材料的粘着现象,W-Mo-N共渗最为显著。     

钨表面WTaTiVCr高熵合金层的组织与性能

使用双辉等离子体渗金属技术,通过调整渗金属温度在钨表面制备了WTaTiVCr高熵合金层,使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、往复摩擦试验和电化学腐蚀试验等对其组织成分、力学性能、耐磨性和耐蚀性等进行了分析。结果表明:当渗金属温度为1150 ℃、源极与阴极电压差为400 V时,可以得到含有扩散层、沉积层的复合渗金属层,其中扩散层区域各元素的原子分数为W_0.38Ta_0.14Ti_0.2V_0.2Cr_0.08,相结构为单相BCC结构,符合高熵合金层的相结构与元素组成规律。同时其表面硬度由于受到固溶强化、晶格畸变等强化机理,与纯钨相比有很大的提升,达到1300 HV0.2以上。另外,该渗金属层的平均摩擦因数为0.447,磨损率为3.43×10^-8 mm³/(N·mm),腐蚀速率为3.87 mg/(m²·h),具备一定的耐磨性和耐蚀性。综合以上结果,通过双辉技术在钨表面制备的WTaTiVCr高熵合金层可以有效提高W基体的力学性能和耐腐蚀性能。     

Ti6Al4V合金表面离子铌合金化及其耐磨性能研究

采用双辉离子渗技术对Ti6Al4V钛合金表面渗Nb,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统研究钛合金表面离子渗Nb合金化层的形态、结构、力学性能、摩擦学性能和电化学腐蚀性能,并探讨渗Nb改性处理对钛合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀磨损行为的影响.结果表明,渗Nb工艺参数对合金化层的形态、结构和性能影响显著,高浓度渗Nb合金化改性层表现出良好的强化效果,显著地改善了Ti6Al4V合金的抗大气环境和抗NaCl溶液腐蚀磨损性能.Ti6Al4V合金基材和渗Nb层的耐磨性能在NaCl溶液中优于大气环境,其原因归于溶液的润滑作用和试样的良好耐腐蚀性能.     

脉冲偏压磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的组织结构及耐磨性研究

利用脉冲偏压磁过滤电弧离子镀在高速钢(M2)基底上沉积了厚约2.5μm的TiN薄膜;分别采用FESEM、GDOES、XRD和划痕试验法观察薄膜表面和断面形貌、测试薄膜成分及相结构,分析膜基结合强度,通过显微硬度计和球盘摩擦磨损试验机对比考察TiN薄膜和M2高速钢基体的硬度和耐磨性。结果表明,TiN薄膜表面光滑致密,呈现致密柱状晶结构和明显的(111)择优取向,膜基结合强度大于60 N,薄膜硬度约为26 GPa;脉冲偏压磁过滤电弧离子镀制备的TiN薄膜表现出很好的减摩和耐磨性能。     

钛合金等离子氮化表面的细菌粘附研究

本文对用作口腔修复材料的钛合金(Ti6Al4V)进行等离子氮化处理.分析和表征改性层显微组织的显微硬度、元素分布情况及改性层相结构;比较了改性前后表面粗糙度、表面形貌及细菌粘附情况.结果显示:钛舍金表面经等离子氯化得到的改性层均匀、致密,厚度约为2.8μm,表面显微硬度值为HK0.0251 443,改性层由TiN及Ti2N两种氮化物组成.与改性前相比,试样表面形貌发生变化,表面粗糙度提高,改性后的钛合金表面可以显著地减少细菌粘附.     

热氧化TC4静动态力学性能研究

本文选取700 °C/10 h热氧化工艺,对TC4进行热氧化处理。通过准静态压缩,纳米压入及分离式Hopkinson压杆冲击等测试,研究了热氧化对TC4静动态力学性能的影响。此外,借助扫描电镜(SEM)分析了动态冲击后氧化层的形貌。结果表明,热氧化TC4具有较好的静态力学性能和较高的应变率强化效应。氧化层在较低冲击应变率下,能够提高TC4的塑性；而当应变率过大,则会降低其塑性。最后,经过对本构模型修正和试验数据拟合,得到了室温下的热氧化TC4的Johnson-Cook(J-C)本构方程。修正曲线与实验结果对比,两者在塑性平台区吻合较好。     

低磷GH169和常规GH169合金力学性能的对比研究

对国内生产的低磷GH169[s（P）＜0．001％]及常规GH169[w（P）0.008％～0．013％]变形合金锻件的力学性能进行了对比研究。结果表明，室温拉伸和高温拉伸强度未显现很大差异，然而低磷GH169合金反而显示出高温塑性特别是650℃／686MPa持久塑性的明显降低，且低磷合金在蠕变和疲劳／蠕变交互作用下的裂纹扩展速率皆高于常规合金，低磷合金的595℃／895MPa缺口周期持久寿命亦有降低的趋势。俄歇能谱分析表明，磷在晶界发生偏聚，透射电镜观察，发现低磷合金中的σ相的片状形式沿晶界析出，而磷含量提高使σ相的胞状形式沿晶界析出。     

Ti6A14V合金渗镀Mo-N陶瓷层的微动摩擦学性能

采用离子渗镀技术在Ti6Al4V合金表面形成均匀致密的钼氮陶瓷渗镀层,对陶瓷层微动摩擦学性能进行研究.100000周次微动磨损试验结果表明,渗镀的Mo-N陶瓷层显著提高了Ti6A14V合金的抗微动磨损能力.Ti6Al4V合金微动磨损机制是粘着与磨粒磨损的综合效应,Mo-N陶瓷层微动磨损机制是犁削.     

纯铜等离子渗钛层的高温氧化

研究了纯铜表面双层辉光离子渗钛合金层及纯铜在空气中的高温氧化行为，用X射线衍射仪(XRD)分析氧化层的相组成并讨论了氧化机理．结果表明：纯铜渗钛后不仅提高了抗氧化能力，而且氧化行为及氧化层的结构也发生了变化．未渗钛的纯铜700℃氧化100h相组成为Cu2O和CuO，而Cu—Ti合金层主要为致密均匀的TiO2氧化层．氧化动力学曲线为抛物线类型．