高阻尼TNCH-Z钛合金阻尼机制研究

在变频、变温和不同应变振幅下,对不同热处理后的新型阻尼TNCH-Z钛合金的低频阻尼特性进行研究,同时对该合金的声频内耗进行测量。结果表明:室温低频范围内,合金的阻尼性能受应变振幅影响较大:应变振幅增加,合金的阻尼性能随之提高;合金的相变阻尼随频率的加快而降低。由于马氏体相变的影响,合金对温度变化比较敏感。在-50～100℃相变范围内,合金的内耗峰值tanφ=0.08(加热)/0.09(冷却),马氏体相的内耗值高于母相的。受到热处理制度的影响,该合金的内耗峰宽化,提高了该合金的使用温度。该合金在声频范围内的内耗值达到10-2级。     

热轧TC21板材中α相形貌的演变

研究了具有片层α组织TC21钛合金在β和α+β相区热轧制后的组织演变规律及其片层组织的球化机制。结果表明:变形温度及应变对具有片层α组织的TC21钛合金断裂及球化具有显著影响。当变形温度为990℃时,在β相区发生变形;当应变不小于0.51时,平行轧向和晶界附近的片层α组织首先发生断裂、球化,晶内片层α组织被压弯变形;当在接近相变点(即950℃)变形,应变达到0.92时,片层α组织发生球化;当在两相区较低温度,即910℃和870℃变形时,片层α取向杂乱,且被压弯成手风琴状,未发现球化。TEM观察分析发现,具有α片层组织的TC21钛合金球化过程是一个复杂过程,首先,通过动态回复或是晶界滑移使得α片层中形成α/α界面;然后,β相通过亚晶界楔入α片层,α片层解体;最后,通过物质末端迁移,发生球化。     

激光冲击催渗快速离子渗氮技术

采用常用42CrMo钢为研究材料,探索激光冲击预处理对离子渗氮的催渗效果与作用机理,提升离子渗氮效率。采用光学显微镜、粗糙度仪、扫描电镜、维氏显微硬度计研究激光冲击及离子渗氮后表层特性。结果表明,激光冲击对于离子渗氮具有显著的催渗效果。相同离子渗氮条件下,化合物层厚度和有效扩散层厚度都提高到传统离子渗氮的2倍左右。同时激光冲击预处理可显著提高试样表面硬度,并平缓截面硬度的下降趋势。激光冲击预处理对离子渗氮产生的显著作用源于：激光冲击预处理使试样表面粗糙度从0.015 μm提高到0.454 μm,有利于N原子吸附和氮化物形成;表层形成了厚度约200 μm的变形层,为N原子提供扩散通道,有利于提高扩散层氮浓度。     

纯镁切应力变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为

纯镁为密排六方结构,具有较少的独立滑移系导致其塑性较差。研究了纯镁变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为。结果表明,纯镁经过等径角挤压（ECAP）变形后晶粒明显细化以及基面织构发生了弱化,导致纯镁的塑性得到了显著地提高。等径角挤压变形后纯镁强度降低主要是因为基面织构弱化影响大于晶粒细化。此外,等径角挤压变形后纯镁自腐蚀电位和腐蚀电流密度明显增加,纯镁的抗腐蚀性能显著提高。纯镁的腐蚀机理可能从局部腐蚀向均匀腐蚀转变,从而减少了样品在标准模拟体液浸泡中的腐蚀脱落,确保了试样的完整性。     

3D打印Ti-6Al-4V钛合金表面纳米孔洞制备技术

目的 通过3D打印技术制得钛合金,并构建出微米级多孔粗糙表面,再通过阳极氧化表面处理技术在微米级多孔粗糙表面构建出纳米级结构.方法 首先,通过高压水处理与酸蚀处理相结合的方法,对3D打印钛合金表面进行前处理,去除不良结合的球形粉末颗粒,降低3D打印钛合金表面的粗糙度及各向异性.然后,通过阳极氧化处理,在3D打印钛合金表面制备出具有纳米级孔洞的TiO2类骨膜层.结果 3D打印钛合金表面存在较大的各向异性,导致后续的电化学过程中电场放电不均匀,形成的TiO2类骨膜层稳定性差,而阳极氧化的前处理方法可有效解决这些问题.此外,纳米多孔结构抑制了阳极氧化处理中不稳定放电现象的发生,保证了膜层表面颜色的均匀性,且使膜层与钛或钛合金结合牢固,可在3D打印钛合金表面构建纳米级膜层结构.结论 该工艺方法制备的3D打印钛合金表面膜层的成膜速率和稳定性较好,膜层呈三维网状结构,大孔内附有小孔.该结构有利于细胞在其表面更好地粘附、分化和增殖,是理想的医用植入材料.     

基于BP神经网络的置氢TC21合金力学性能预测

基于神经网络的非线性映射和泛化能力,采用人工神经网络方法,建立了置氢TC21合金力学性能预测的BP神经网络模型。模型的输入参数包括高温拉伸试验温度和置氢含量,输出参数为合金的常用力学性能指标,即抗拉强度和屈服强度。通过检验样本验证了ANN模型的准确性。结果表明:该模型具有容错性好、通用性强等优点,可以预测置氢TC21合金在不同拉伸温度和不同置氢含量下的机械性能。同时,将神经网络技术应用于材料制备工艺设计领域,可以明显地提高工艺设计效率,缩短实验周期。     

热轧温度对低密度Nb-Ti-Al-V-Zr-C合金性能的影响

对经挤压开坯的一种低密度铌合金分别在1000,1100,1200℃下进行了热轧,并利用光学显微镜、扫描电镜和场发射透射显微镜对试样的组织形貌进行了表征;对合金的室温和高温拉伸强度、延伸率进行了测试。结果表明:在1200和1100℃温度下热轧时,合金均具有优良的室温和高温性能,室温强度在600MPa以上,室温塑性大于12%,高温下的强度在80MPa以上,高温塑性大于30%,且随轧制温度升高,抗拉强度降低,塑性增大;而在1000℃下热轧时,室温和高温力学性能均较低,且室温拉伸断口表现为脆性断裂。     

尺寸变化对Cu-Nb-Cu多芯复合线材微观结构及性能影响

采用集束拉拔技术制备出高强高导Nb管增强Cu-Nb多芯复合线材,样品直径为Φ2.5 mm时,强度接近1.1 GPa,导电率达到74%IACS。选取不同尺寸线径(Φ3.0 mm、Φ2.7 mm、Φ2.5 mm)的复合线材,通过场发射扫描电镜测试手段表征了不同尺寸线材的芯丝形貌、Cu-Nb界面的微观结构,探讨了多尺寸条件下芯丝和界面微观组织的演变规律及特性,最后结合σ-ε曲线图和R-T曲线图,详细分析了尺寸变化所引起线材性能的演变机理。     

Microstructure and Formation Mechanism of Porous Ti-Al Intermetallics Prepared by Pressureless Sintering

以Ti和Al 2种粉末为原料,采用粉末压制-无压烧结技术制备了TiAl多孔材料,并对其宏观形貌、相组成、孔结构、反应机制和孔隙形成机理进行了分析。结果表明：Ti-Al粉末压坯在烧结过程中发生了明显的体积膨胀,多孔材料的总孔隙率为49.88%~57.53%,开孔率为47.60%~56.15%。多孔材料主要由连续的颗粒骨架、骨架之间的大孔隙和骨架内部的小孔隙构成,孔隙主要来自粉末压坯颗粒之间存在的原始大孔隙、无压烧结过程中先熔化的Al颗粒在毛细作用下发生流动形成的原位大孔隙和析出过程在Ti-Al产物颗粒之间形成的小孔隙。Ti-Al多孔材料主要由TiAl3单相构成,无压烧结过程中Ti-Al之间发生了热爆反应。     

大晶粒AZ91镁合金的超塑变形行为

研究了晶粒尺寸为 85 μm的大晶粒AZ91镁合金在高温下的超塑拉伸变形行为。结果表明 ,大晶粒AZ91合金能在高温下获得超塑性。在 35 0℃下 ,应变速率为 3× 10 - 4s- 1 拉伸时 ,最大伸长率达2 2 8%。 30 0℃下 4 0 %的预应变可以改善合金在更高温度下的超塑性能。在超塑拉伸变形初期 ,动态再结晶细化了合金的晶粒 ,呈现出细晶超塑的特征 ;随着应变量的增加 ,合金的晶粒长大趋势不明显。大晶粒AZ91合金的超塑性变形机制是晶界滑移控制下的孔洞连接协调机制。