钛及其合金电化学氧化工艺研究

本文研究了用电化学氧化方法在钛及其合金表面形成耐摩擦粘结及抗接触腐蚀氧化膜的工艺;分析讨论了电解液组成及工艺参数对氧化膜性能的影响。     

ZrO2纳米颗粒含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,利用单极性脉冲电源制备具有不同ZrO₂纳米颗粒含量的微弧氧化膜层,研究纳米ZrO₂颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察复合膜层的表面及截面形貌;同时利用X射线衍射仪分析不同ZrO₂纳米颗粒含量的膜层中的相组成;测试样品的电化学腐蚀性能。结果表明：当电解液中加入1 g/L ZrO₂颗粒时,纳米ZrO₂颗粒能够渗入微弧氧化膜层之中,封闭膜中原有的微孔和微裂纹等缺陷,膜层表面质量较好;随着电解液中ZrO₂颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,膜层的裂纹明显增多,导致腐蚀介质容易进入膜层发生腐蚀,耐蚀性能下降;在电解液中添加纳米ZrO₂颗粒时,1～3 g/L范围内添加1 g/L ZrO₂纳米颗粒的微弧氧化膜层的耐蚀性能最好。     

铝含量对颗粒增强钛基复合材料氧化行为的影响

利用海绵钛、高纯铝与TiC/Al中间合金的反应,采用非自耗电弧熔炼工艺,原位合成不同铝含量的复合材料。研究复合材料在800℃和900℃空气中的恒温氧化行为,分析不同铝含量对复合材料氧化动力学行为的影响,并用配有能谱分析仪的扫描电镜对氧化层表面及横断面显微结构和成分进行分析。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;随着复合材料中铝含量的增加,表层铝的氧化物增多,钛的氧化物减少,氧化膜厚度逐渐减小,结构也发生明显变化,抗氧化性逐渐增强。     

AZ31B镁合金表面含钛涂层的制备及耐蚀性

含钛氧化膜因具有自封孔现象而引起关注。采用四因素三水平正交实验,研究氟钛酸钾(K2TiF6)、植酸(H12Phy)和氟化钠(NaF)浓度以及终电压对氧化膜耐蚀性影响,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学方法表征涂层性能。结果表明:影响氧化膜耐蚀性的主次顺序是植酸浓度NaF浓度终电压 K2TiF6浓度;氧化膜主要由TiO2、MgF2、Mg2PO4F和Mg2TiO4组成;微弧氧化膜可明显提高镁合金的耐蚀性,但随着浸泡时间延长,膜层耐蚀性降低。     

硼颗粒聚团着火过程研究

针对含硼推进剂固体火箭冲压发动机内硼颗粒聚团的着火过程开展了系统研究,考虑硼颗粒聚团内部气相扩散及颗粒聚团与周围环境的传热传质过程,建立了一维硼颗粒聚团着火模型,详细分析了环境总压、环境气体温度、氧气摩尔分数、聚团半径、聚团孔隙率以及硼颗粒粒径对硼颗粒聚团的着火温度和着火延迟时间的影响规律。结果表明:硼颗粒聚团能够在比单颗粒硼着火温度更低的环境温度下实现着火,且着火温度随聚团半径、氧气摩尔分数的增加而降低,随环境总压、聚团孔隙率以及硼颗粒粒径的增加而增大;硼颗粒聚团着火延迟时间随环境气体温度、氧气摩尔分数和颗粒聚团孔隙率的增加而减小,随硼颗粒粒径的增加而增大。在较高的环境总压下,硼颗粒聚团的着火延迟时间随环境总压增加而增大。     

NiAl-30．9Cr-3Mo-0．1Dy合金的微观结构与高温氧化行为

研究了NiAl 30 9Cr 3Mo 0 1Dy合金的微观组织以及在 1300~1500K空气中的恒温氧化行为。实验结果表明,加入微量Dy使合金组织细化,表现为单位体积中共晶团数目增多,Cr(Mo)层片间距减小和Cr(Mo)层片细化。增韧相(Cr(Mo) )与基体相NiAl的互相析出,有利于层状的氧化膜形成,进而提高合金的抗高温氧化性能。合金在 1500K氧化动力学曲线基本上遵循抛物线关系;而氧化温度在 1350~1450K之间,氧化动力学曲线很好地符合立方抛物线关系;当温度为 1300K时,氧化动力学曲线则符合五次方关系。立方抛物线氧化速率常数低于未合金化NiAl的抛物线氧化速率常数,并随着温度降低和氧化时间的延长而逐渐变小,合金的氧化表观激活能为 205kJ/mol。     

氢氧化钠浓度对镁合金阳极氧化的影响

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)等方法研究了AZ91D镁合金在含不同浓度氢氧化钠溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构。结果表明,在本研究给定工艺中,AZ91D镁合金的阳极氧化过程可分为三个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段,少量小电火花出现的多孔层生成阶段,出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段。阳极氧化过程中,随着NaOH浓度的升高,出现电火花的时间缩短,出现电火花的电压值降低,阳极氧化膜表面的颗粒变小、孔隙率减小,膜层厚度减小;阳极氧化膜的主要组成是MgO,并含有少量的Mg3B2O6;NaOH浓度对阳极氧化膜耐蚀性影响较大,当NaOH浓度为40g/L时,膜层的耐蚀性能最好。     

XG3232 合金的高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD和高温力学试验机,研究了固溶强化XG3232合金在1 100℃的恒温氧化及20 ～1 100℃的拉伸变形行为.结果显示,在氧化初始阶段,表面形成了Cr2O3,NiO和(Ni,Mn,Cr)3O4混合氧化膜.长时间氧化后,氧化膜由单层转变为双层,在内层形成连续的Cr2O3膜,在外层形成可以抑制内层Cr2O3挥发的致密NiO氧化膜.在拉伸实验中,1 100℃时强度可达到131 MPa,延伸率可达66.2％.在650℃以下,随温度的升高,合金的抗拉和屈服强度缓慢减小,在650℃以上合金的抗拉强度迅速减小,屈服强度基本不变;在650℃以下延伸率和断面收缩率变化较小,在650℃以上则迅速增大.     

钛合金无光黑色阳极化工艺研究

本文介绍了钛及其合金在碱生溶液及酸性溶液配方中的戍嚷情况,重点研究了形成无光黑色阳极氧化膜的电流密度、氧化电压、氧化时间、溶液的介质成分、槽液温度、数控脉冲电源等对钛合金氧化膜层结构的影响,并对氧化膜层进行了各种性能测试,由此得出了适宜的制造工艺参数。     

压边力对纯钛半球形件冷拉深成形的影响

纯钛板材冷拉深成形困难,起皱和断裂是成形过程的主要失效模式,合理控制成形过程中的压边力,可以消除这些缺陷,提高成形性能.基于连续介质力学及有限元理论,运用动力显式算法建立一钛合金薄壁半球形零件拉深成形的三维有限元模型,研究了不同压边力对拉深成形影响,结果表明:当单位压边力较小时(0.4 MPa)会导致拉深件在法兰区出现皱纹,当单位压边力大于0.8MPa时,会在凹模圆角外侧壁发生破裂现象.