磷酸盐浓度对航空用7050铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响

在磷酸盐体系下对航空用7050铝合金进行微弧氧化(MAO)处理,主要是用扫描电镜、金相显微系统、膜层测厚仪、维氏硬度计、粗糙度仪、磨耗试验机和盐雾腐蚀箱等手段研究了不同的Na3PO4浓度对航空用7050铝合金微弧氧化膜层形貌、截面形貌、厚度、硬度、粗糙度、耐磨性和耐蚀性的影响.结果表明,随着微弧氧化反应的进行,受到电压变化影响,试样表面的弧光从银白色转为橘黄色;不同Na3PO4浓度下制得的MAO膜层均呈现出"火山口"喷射状形貌,随着Na3PO4浓度的增加,膜层的硬度先升后降,磨耗比先降后升,厚度、表面粗糙度持续增大,当Na3PO4浓度为14 g·L-1时,MAO膜层获得最佳综合性能.     

钛合金表面多孔TiO2制备及涂层结合强度改进

为了提高钛合金基体与Fe(吸波剂)/环氧涂层的结合强度,采用微弧氧化在钛合金表面制备一定厚度的二氧化钛多孔膜,之后浸涂Fe/环氧树脂涂料。分别研究了微弧氧化中电流、时间等实验参数对钛合金表面形貌和涂层结合强度的影响,并对所制备的氧化多孔膜在拉伸前后进行扫描电子显微镜(SEM)分析。结果表明:多孔TiO2膜的孔径随电流增大而减小,孔密度随电流增大而增大,随时间增加孔径增大,但时间不宜太长,涂层的结合强度随电流以及时间的增大都是先增大后减小,在3 A,4 min时达到最佳值33.62 MPa。     

渗氮处理对TC4钛合金性能的影响

为了在钛合金螺纹表面形成完整的膜层，提高材料耐磨性能，采用金相形貌分析、硬度和强度分析等手段研究了TC4钛合金渗氮过程参数对微观结构及性能的影响。试验结果表明，随着渗氮温度从700℃升至850℃，材料抗拉强度从1 026 MPa降低至930 MPa；延伸率随着温度升高而逐渐增高；表面硬度从529 HV上升至826 HV，相比于渗氮前280 HV，硬度有大幅度的提高；而保温时间从8 h增加至20 h，对材料的硬度和形貌影响较小，按照此工艺可以在钛合金零件表面形成完整的膜层；钛合金硬度的提高主要是因为表面形成了由Ti₂N和α-Ti组成的渗氮改性层表面。     

Ti6Al4V钛合金表面羟基磷灰石陶瓷膜的制备

Ti6Al4V钛合金在不同钙磷浓度电解液体系中进行微弧氧化制得氧化膜,并进行水热处理。采用SEM观察微弧氧化膜微观形貌,使用EDS、XRD分析膜层成分和相组成。结果表明:电解液中钙磷浓度直接影响其在膜层中的含量,且钙离子主要靠扩散作用进入膜层,而磷离子靠电迁移进入膜层;微弧氧化膜中的钙盐、磷盐水热处理后转化成具有生物活性的羟基磷灰石,但处理温度过高,会出现晶粒粗大,适宜的水热处理工艺是200℃水热处理12小时。     

TC6钛合金激光喷丸纳米组织特性及热稳定性研究(英文)

应用Nd:YAG高功率激光器对TC6钛合金试样进行了激光喷丸,对部分强化试样623K真空保温10h。应用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射电镜(EBSD)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等设备对试样强化层形貌和纳米组织进行检测,采用显微硬度计进行显微硬度测量。测试结果表明:TC6钛合金激光喷丸表面完整性好,未在表面引入微裂纹,表面粗糙度较传统表面强化低;激光喷丸后距离表面200μm范围内α相在冲击波作用下压缩伸长,α相和β相细化,保温后SEM测试显示强化层组织和强化层深度未发现明显变化;强化后衍射峰变宽,说明强化层发生剧烈塑性变形导致晶粒细化,并留有残余应变,未发现新的衍射峰说明强化过程中没有发生相变;强化后TC6钛合金表层产生纳米晶,保温后强化层位错密度降低,纳米晶晶界更加清晰,未发现纳米晶长大;激光喷丸硬度影响层达500μm,表面硬度提高12.2%,保温后表面显微硬度降低10HV0.5,硬化深度未发现变化。以上研究表明,TC6激光喷丸纳米组织和显微硬度在623K温度下具有较好的热稳定性,有利于提高钛合金的抗疲劳、抗磨损和抗应力腐蚀的性能,从而突破了美国规范AMS2546中关于钛合金只能在589K温度下应用的限制。     

MB8镁合金微弧氧化膜层耐蚀性研究

本文采用扫描电镜(SEM)、动电位极化曲线及电化学阻抗(EIS)等测试方法,研究了MB8镁合金微弧氧化后陶瓷膜层的耐蚀性能。结果表明:膜层表面分布着大量相对均匀的放电微孔,孔径在1~3μm之间;膜层分为三层,分别为过渡层、致密层和多孔层,其中致密层占总厚度的60%以上,约6~7μm。动电位极化曲线及电化学交流阻抗测试结果显示微弧氧化处理后镁合金的耐蚀性能得到显著提高。     

钛合金的电解加工及其表面质量的研究

本文对加工TC4、TC9钛合金的电解液进行了初选试验,着重研究了TC4在八种电解液中加工时蚀除速度V_1与电流密度i的关系,得到V_1=ai的直线方程式.研究了低电流密度区点蚀的形成及其影响因素,并用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了点蚀的表面形貌。初步讨论了钛合金压气机叶片在电解加工中出现的一些表面缺陷问题。     

TC21合金表面Al-Cr涂层的制备及其高温抗氧化性

利用双辉等离子渗金属技术和多弧离子镀技术在TC21钛合金表面制备了Al Cr复合涂层,并于750,850,950 ℃下进行了抗高温氧化性能研究。结果表明：Al-Cr涂层分为纯Al层、AlCr合金层、纯Cr层及扩散层,厚度约为48 μm,涂层连续致密、无贯穿性裂纹,并且与基体结合紧密。氧化过程中,Al Cr涂层表面能形成致密的Al2O3氧化层,阻止O元素向内扩散侵蚀基体,使涂层具有优异的抗高温氧化性能;Cr的存在既促进了Al的选择性氧化,同时又使得涂层的自修复能力得到增强。Al Cr复合涂层显著提高了TC21合金的高温抗氧化性。     

固溶时效对热等静压制备的TC4钛合金性能的影响

采用热等静压工艺对Ti一6A1—4V(简称TC4)雾化预合金粉的粉末冶金技术进行了研究,采用不同的固溶温度、时效温度以及时效时间,研究了热处理工艺对TC4钛合金组织和性能的影响。结果表明,采用预合金粉工艺制备的Ti一6A1—4V粉末钛合金材料力学性能良好,于965℃固溶并采用水冷,然后在470℃时效,试样具有优良的力学性能,适宜冷加工生产。     

高速铣削速度对TC4钛合金表面完整性影响机理

通过TC4钛合金的高速铣削加工实验,研究了铣削速度对钛合金已加工表面完整性的影响规律.利用专业金属切削加工有限元软件AdvantEdge,对TC4钛合金高速铣削过程进行了二雏模拟仿真.获得了在不同铣削速度下的温度场分布以及铣削速度对刀具前后刀面切削温度的影响规律.基于仿真结果,分析了TC4钛合金高速铣削速度对表面完整性的影响机理.结果表明:切削区最高温度位于刀一屑接触面上,距离刀尖0.01～0.02 mm的位置.铣削速度对切削温度影响显著.切削温度整体上随铣削速度增加而升高,但当铣削速度为301 m/min时,切削温度有所下降.     

不同温度下TC21钛合金等离子表面渗Cr层的摩擦磨损性能

为提高TC21合金的摩擦磨损性能，采用双辉等离子冶金技术在TC21合金表面制备渗Cr改性层，利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM),能谱仪(Energy dispersive spectromenter,EDS),显微硬度仪和划痕仪等研究了渗Cr层的组织形貌特征、硬度及结合强度，并 在20,300,500 ℃条件下使用摩擦磨损试验机对基体及渗Cr层的摩擦磨损性能进行对比、探究，并分析磨损机理。结果表明：渗Cr层厚度为30μm，均匀致密，与基体结合力至少能承受64 N的垂直载荷；改性层表面硬度超过1 000 HV0.1，约为基体的3倍；TC21合金渗Cr后，不同温度下的减摩性能和耐磨性能均得到提高。在室温下TC21基体磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损，而渗Cr层的磨损机理主要是磨粒磨损；500 ℃时基体粘着磨损和氧化磨损程度变得更加严重，渗Cr层磨损机理是剥层磨损和氧化磨损。      

TC21钛合金的高温微动磨损行为研究

采用高精度FTM高温微动磨损试验机研究TC21钛合金在150℃下的微动磨损行为。分析温度对摩擦系数及磨损率的影响;通过扫描电镜和能谱等方法研究钛合金TC21在高温下磨痕形貌的变化情况、成分的变化和磨损机理。实验结果表明:温度对钛合金TC21摩擦系数的影响与微动位移有关,位移越小,温度对其影响越小;温度为150℃时,磨损量较室温降低了67.4%~86.5%;磨损机理在常温下以磨粒磨损为主,并存在氧化磨损和粘着磨损,在150℃下以氧化磨损为主,伴随少量的磨粒磨损和粘着磨损。     

H_3PO_4 C_6H_(11)NaO_7体系中钛合金阳极氧化着色工艺研究

作者在H3PO4 C6 H1 1 NaO7体系中对TC10、TC3、TC1、TA2阳极氧化均能得到丰富色彩。研究表明 ,钛材的成分、电压、pH值、升压方式、氧化时间等对阳极氧化膜的颜色都有一定的影响 ,电压是影响氧化膜颜色的主要因素。此外 ,稀土元素铈和双氧水的加入能提高膜层的耐蚀性。     

不同温度对TC4-DT钛合金摩擦磨损性能的影响

以TC4-DT钛合金为研究对象，研究不同温度(20，300，500 ℃)对TC4-DT的摩擦磨损性能的影响。 采用HT-500型摩擦磨损试验机对TC4-DT合金进行摩擦磨损实验，分析温度对摩擦因数及磨损率的影响；通过扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）和能谱（Energy dispersive spectrometer,EDS）等方法探究磨痕的形貌和成分变化及磨损机理 。结果表明，随着温度的升高，磨损过程中TC4-DT合金表面不断生成氧化膜，摩擦因数从0.493下降到0.298，磨痕不断变窄变浅，磨损率大大降低；磨损机理在20 ℃时以粘着磨损、磨粒磨损为主，伴随着疲劳磨损；在300,500 ℃时以剥层磨损和氧化磨损为主，伴随少量的 粘着磨损和磨粒磨损。     

退火对Ti-6Al-4V表面MA法制备Al-FeCoNiCrAl高熵合金复合涂层的组织及性能研究（英文）

采用机械合金化法在TC4钛合金基体上成功制备了均匀致密的Al-FeCoNiCrAl高熵合金复合涂层,研究了退火对复合涂层物相组成和性能的影响,建立起退火温度与复合涂层物相演变和性能之间的内在关系。结果表明:涂层厚度随着球磨时间增加先增加后减小,并且涂层硬度随着球磨时间增加而增加。涂层的物相随退火温度变化而变化,复合涂层为BCC相,550℃退火2 h后涂层中生成了L1_2相,σ相和(Ni,Co)_3Al_4。750℃退火后涂层中生成有序BCC相。1 050℃退火后涂层中仅存BCC相和有序BCC相。在550℃和750℃退火后涂层的硬度略微升高,1 050℃退火后涂层硬度降低。     

页轮干式磨削Ti6Al4V合金

进行了Ti6A14V合金锆刚玉页轮和碳化硅页轮的磨削性能试验研究，分析了磨削用量对磨削力、磨削温度和磨削表面完整性的影响。磨削力通过KISTLER9265B测力仪测定，磨削表面温度由NIUSB-621X信号采集系统测得，磨削表面形貌和金相组织由HiroxKH-7700型体视显微仪和Quanta200型扫描电镜（SEM）观察，表面粗糙度由Mahr Perthometer M1粗糙度仪测得，表层显微硬度通过HVS—1000硬度计测定。研究结果表明：页轮磨削钛合金工件表面没有发生烧伤现象，磨削热影响区厚度小于50μm，锆刚玉页轮比碳化硅页轮更适合干式磨削钛合金。     

纯钛及其合金表面纳米多孔TiO2膜的制备研究

在含有HF酸和C rO3的电解液中,恒压直流阳极氧化法可以在TA 1和TC 4表面分别制备获得纳米多孔T iO2膜。各阳极氧化参数对于纳米多孔膜的宏观形貌、微观结构等都有着重要的影响。随着阳极氧化电压的增高,纳米多孔T iO2膜的平均孔径值和氧化膜厚度也随之增大;随着氧化时间的延长,氧化膜的厚度在一定范围内不断增厚,当达到极限值后保持不变;在较高电压下,随着氧化时间的延长,纳米多孔T iO2膜的平均孔径值明显增大;在较低电压下,随着氧化时间的延长,纳米多孔T iO2膜的平均孔径值没有明显的变化。试验表明纳米多孔T iO2膜的生长过程强烈依赖于电场支持下电解液对钛基体的溶解过程(即场致溶解过程)。     

钛合金TC4热应力校形的数值模拟

钛合金的屈服强度和弹性模量比值高,故其成形后回弹量大,成形的零件精度低,校形是解决钛合金成形回弹的有效方法.基于商用模拟软件Ansys建立了TC4钛合金高频感应热应力校形的控制模型,利用软件中LS-DYNA求解嚣,对钛合金热应力校形的过程进行模拟,得出了钛合金高频感应热应力校形中的一些规律和合适的工艺参数,并进行了相关实验验证工作.研究结果表明:所建立的高频感应热应力校形的控制模型得到的模拟结果与实验结果的一致性较好.     

TC2钛合金TIG焊接头组织性能研究及质量检测（英文）

对TC2钛合金薄板进行了TIG焊接试验,获得了成形良好的焊缝。对焊接后接头的断面组织、力学性能、断口形貌及质量检验进行了研究。结果表明,焊缝组织由大量的针状α′和β块组成。显微硬度曲线表明,接头熔合区的显微硬度值明显高于热影响区和母材,母材的显微硬度最低。接头的抗拉强度与母材相当,断口形貌表明接头的断裂机制为韧-脆混合型断裂。经化学、渗透及X射线检验,焊缝质量优良。     

功能电极烧蚀加工典型难加工材料实验研究

为研究功能电极电火花诱导烧蚀加工对难加工材料的适用性和影响因素,选取镍基高温合金GH4169、淬火模具钢Cr12、钛合金TC4、钛铝合金TAC-2四种典型难加工材料进行常规电火花加工(Electric discharge machining,EDM)和功能电极烧蚀加工对比实验。结果表明:烧蚀加工对难加工材料有广泛的适用性,其加工效率分别为相同条件下常规电火花加工的37.3倍、13.5倍、58.7倍和13.7倍。研究发现:随着金属活泼性的提高,燃烧消耗和燃烧热的熔化作用增强,烧蚀作用增大;烧蚀加工表面的氧化层特性对烧蚀加工效率的提高有决定性作用;内喷液加工反镀现象的减小、烧蚀加工效率的提高量、氧化层的特性等因素决定着电极的相对损耗。