2017年第34卷第1期文章目次
2017, 34(1).
摘要:
通过分析钛在熔炼中遇到的问题,并结合粉末冶金技术的特点,指出应用粉末冶金技术是未来钛产业发展的必然选择。详述了钛合金粉末冶金生产的工艺路线,该工艺生产的TC4钛合金粉末冶金件抗拉强度可达900 MPa以上,断后伸长率超过10%,综合力学性能优于GB/T 25137—2010钛及钛合金锻件标准要求。钛合金粉末冶金件还可用来进行锻造和挤压加工成形,经锻造、挤压后,力学性能可进一步提高。总之,利用粉末冶金技术进行钛合金的工业化生产具有生产设备投入成本低、可实现产品近净成形、节约原材料、产品性能高、生产周期短等优势。
通过分析钛在熔炼中遇到的问题,并结合粉末冶金技术的特点,指出应用粉末冶金技术是未来钛产业发展的必然选择。详述了钛合金粉末冶金生产的工艺路线,该工艺生产的TC4钛合金粉末冶金件抗拉强度可达900 MPa以上,断后伸长率超过10%,综合力学性能优于GB/T 25137—2010钛及钛合金锻件标准要求。钛合金粉末冶金件还可用来进行锻造和挤压加工成形,经锻造、挤压后,力学性能可进一步提高。总之,利用粉末冶金技术进行钛合金的工业化生产具有生产设备投入成本低、可实现产品近净成形、节约原材料、产品性能高、生产周期短等优势。
2017, 34(1).
摘要:
锆及锆合金常被应用于核工业以及化学工业中。由于锆及锆合金熔点高,熔体的化学活性极强,会与常用的耐火材料发生反应,导致锆合金精密铸造与熔炼的难度增加,限制了其应用领域。锆与钛同处元素周期表的第IVB族,同属高活性金属,为此,结合钛合金相关方面的研究,简要介绍了锆合金的精密铸造与熔炼技术,论述了锆合金精密铸造与熔炼用耐火材料的研究现状,探讨了BaZrO3耐火材料用于锆合金熔炼的可行性,并对其在锆合金熔炼方面的应用作了展望。
锆及锆合金常被应用于核工业以及化学工业中。由于锆及锆合金熔点高,熔体的化学活性极强,会与常用的耐火材料发生反应,导致锆合金精密铸造与熔炼的难度增加,限制了其应用领域。锆与钛同处元素周期表的第IVB族,同属高活性金属,为此,结合钛合金相关方面的研究,简要介绍了锆合金的精密铸造与熔炼技术,论述了锆合金精密铸造与熔炼用耐火材料的研究现状,探讨了BaZrO3耐火材料用于锆合金熔炼的可行性,并对其在锆合金熔炼方面的应用作了展望。
2017, 34(1).
摘要:
电子束冷床炉熔炼是生产钛及钛合金铸锭的主要方法,利用该方法能够生产出高低密度夹杂少、组织成分均匀的高品质钛合金铸锭,而工艺参数是决定铸锭质量的主要因素。本研究利用铸造模拟专用软件PROCAST对电子束冷床炉熔炼大型TC4钛合金扁锭的连铸凝固过程进行数值模拟,研究了不同工艺条件下铸锭的温度场分布特征、初生枝晶半径、二次枝晶臂间距等,最终确定出本模拟工艺条件下,电子束冷床炉熔炼TC4钛合金扁锭的最佳工艺参数为熔炼速度250 kg/h,铸造速度20 mm/min,浇注温度1 700℃。
电子束冷床炉熔炼是生产钛及钛合金铸锭的主要方法,利用该方法能够生产出高低密度夹杂少、组织成分均匀的高品质钛合金铸锭,而工艺参数是决定铸锭质量的主要因素。本研究利用铸造模拟专用软件PROCAST对电子束冷床炉熔炼大型TC4钛合金扁锭的连铸凝固过程进行数值模拟,研究了不同工艺条件下铸锭的温度场分布特征、初生枝晶半径、二次枝晶臂间距等,最终确定出本模拟工艺条件下,电子束冷床炉熔炼TC4钛合金扁锭的最佳工艺参数为熔炼速度250 kg/h,铸造速度20 mm/min,浇注温度1 700℃。
2017, 34(1).
摘要:
研究了硼元素含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响。无硼的Ti-1023合金高周疲劳S-N曲线位置最低,添加0.05%的硼元素后,合金的疲劳极限仅增加了2 MPa,但高周疲劳S-N曲线高应力段明显上移。当硼元素含量为0.1%时,Ti-1023合金的疲劳极限提高10%以上,S-N曲线的位置最高,其疲劳性能得到全面提高。进一步添加硼元素后,S-N曲线位置基本不变。无硼的Ti-1023合金疲劳条带较为清晰,添加硼元素后,Ti-1023合金疲劳试样裂纹源全部位于表面,裂纹前沿区域脆断痕迹明显,解理断面趋于平整,疲劳条带越来越模糊。这是由于添加硼元素后,Ti-1023合金内部的临界裂纹尺寸会减小,使其抵抗疲劳裂纹失稳扩展的能力降低,综合考虑,Ti-1023合金中硼元素的添加量不宜超过0.1%。
研究了硼元素含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响。无硼的Ti-1023合金高周疲劳S-N曲线位置最低,添加0.05%的硼元素后,合金的疲劳极限仅增加了2 MPa,但高周疲劳S-N曲线高应力段明显上移。当硼元素含量为0.1%时,Ti-1023合金的疲劳极限提高10%以上,S-N曲线的位置最高,其疲劳性能得到全面提高。进一步添加硼元素后,S-N曲线位置基本不变。无硼的Ti-1023合金疲劳条带较为清晰,添加硼元素后,Ti-1023合金疲劳试样裂纹源全部位于表面,裂纹前沿区域脆断痕迹明显,解理断面趋于平整,疲劳条带越来越模糊。这是由于添加硼元素后,Ti-1023合金内部的临界裂纹尺寸会减小,使其抵抗疲劳裂纹失稳扩展的能力降低,综合考虑,Ti-1023合金中硼元素的添加量不宜超过0.1%。
2017, 34(1).
摘要:
对Φ200 mm×80 mm Ti6246合金棒坯在985℃（β锻造）、935℃（近β锻造）、900℃（α＋β锻造）3种温度下进行锻饼试验,考察锻造温度对饼坯显微组织和力学性能的影响。结果表明：采用β锻造工艺,获得的显微组织为片层状α相＋β转变组织;采用近β锻造工艺,可获得由球形α相＋片层状α相＋β转变组织构成的“三态组织”;采用α＋β锻造工艺,可获得与原始组织相同的球状α相＋β转变组织,但锻造后球状α相含量减少。随着锻造温度降低,Ti6246合金饼坯的室温和高温抗拉强度及屈服强度呈现先降低再升高的趋势,伸长率无显著变化;高温蠕变性能无明显变化趋势;427℃下热暴露100 h后,室温抗拉强度和屈服强度呈现先升高再降低的趋势,塑性指标无显著变化。
对Φ200 mm×80 mm Ti6246合金棒坯在985℃（β锻造）、935℃（近β锻造）、900℃（α＋β锻造）3种温度下进行锻饼试验,考察锻造温度对饼坯显微组织和力学性能的影响。结果表明：采用β锻造工艺,获得的显微组织为片层状α相＋β转变组织;采用近β锻造工艺,可获得由球形α相＋片层状α相＋β转变组织构成的“三态组织”;采用α＋β锻造工艺,可获得与原始组织相同的球状α相＋β转变组织,但锻造后球状α相含量减少。随着锻造温度降低,Ti6246合金饼坯的室温和高温抗拉强度及屈服强度呈现先降低再升高的趋势,伸长率无显著变化;高温蠕变性能无明显变化趋势;427℃下热暴露100 h后,室温抗拉强度和屈服强度呈现先升高再降低的趋势,塑性指标无显著变化。
2017, 34(1).
摘要:
由于焊接过程中的温度分布不均匀,在焊接接头处会引入较大的残余应力,对焊接构件稳定性产生不利影响,超声冲击处理（UIT）则是常用的消除残余应力的方法。采用电子束焊接方式对3 mm厚TA15钛合金板材进行焊接,随后对焊接板材焊趾部位进行超声冲击处理。在光学显微镜下观察焊接接头的显微组织,利用X射线应力仪测量焊接接头的残余应力,研究超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。结果表明,对于TA15钛合金板材,电子束焊接接头呈“倒三角”形,焊缝处晶粒粗大;超声冲击处理能够降低焊缝表面的残余应力,并将残余拉应力转化为残余压应力。对焊趾部位超声冲击处理后,电子束焊接板材焊缝处的平均残余应力从200 MPa降低至-53 MPa。
由于焊接过程中的温度分布不均匀,在焊接接头处会引入较大的残余应力,对焊接构件稳定性产生不利影响,超声冲击处理（UIT）则是常用的消除残余应力的方法。采用电子束焊接方式对3 mm厚TA15钛合金板材进行焊接,随后对焊接板材焊趾部位进行超声冲击处理。在光学显微镜下观察焊接接头的显微组织,利用X射线应力仪测量焊接接头的残余应力,研究超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。结果表明,对于TA15钛合金板材,电子束焊接接头呈“倒三角”形,焊缝处晶粒粗大;超声冲击处理能够降低焊缝表面的残余应力,并将残余拉应力转化为残余压应力。对焊趾部位超声冲击处理后,电子束焊接板材焊缝处的平均残余应力从200 MPa降低至-53 MPa。
2017, 34(1).
摘要:
为了充分利用某批因添加回收料较多而造成O含量较高或不均匀的TC4钛合金铸锭,以该批铸锭为研究对象,研究了不同锻造工艺对锻坯组织及成品板材力学性能的影响。结果表明：经三火次锻造获得的7 mm厚热轧板材的力学性能不稳定且有较多不合格;经六火次锻造可获得以等轴和短棒状α相为主的双态组织,轧制后得到的4.5mm厚成品板材的伸长率可达12.5%~19%,且强度较高;经四火次锻造可获得以长条状α相为主的组织,轧制后得到的4.5 mm厚成品板材性能合格,伸长率为12.5%~17%。综合分析知,通过四火次锻造加三火轧制可得到组织均匀、性能稳定的TC4钛合金成品板材,实现对O含量较高或波动较大的TC4钛合金铸锭的应用,且生产成本较低。
为了充分利用某批因添加回收料较多而造成O含量较高或不均匀的TC4钛合金铸锭,以该批铸锭为研究对象,研究了不同锻造工艺对锻坯组织及成品板材力学性能的影响。结果表明：经三火次锻造获得的7 mm厚热轧板材的力学性能不稳定且有较多不合格;经六火次锻造可获得以等轴和短棒状α相为主的双态组织,轧制后得到的4.5mm厚成品板材的伸长率可达12.5%~19%,且强度较高;经四火次锻造可获得以长条状α相为主的组织,轧制后得到的4.5 mm厚成品板材性能合格,伸长率为12.5%~17%。综合分析知,通过四火次锻造加三火轧制可得到组织均匀、性能稳定的TC4钛合金成品板材,实现对O含量较高或波动较大的TC4钛合金铸锭的应用,且生产成本较低。
2017, 34(1).
摘要:
采用电子束选区熔化成形技术制备了具有不同孔结构的Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金医用多孔材料。对该多孔材料的显微组织、力学性能进行了表征,观察了样品表面对细胞生长形态的影响。实验结果表明：电子束选区熔化成形技术能够灵活地控制孔的结构和尺寸,使多孔材料力学性能与人骨力学性能更好地匹配;成形的Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金多孔材料主要由β相和均匀分布的颗粒状α相组成,其压缩应力-应变曲线存在一个较长的应力平台,对外来冲击可起缓冲作用,更适于用做人体承载部件;粗糙的孔壁结构为细胞生长提供了良好的生长条件,细胞生长状态良好。
采用电子束选区熔化成形技术制备了具有不同孔结构的Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金医用多孔材料。对该多孔材料的显微组织、力学性能进行了表征,观察了样品表面对细胞生长形态的影响。实验结果表明：电子束选区熔化成形技术能够灵活地控制孔的结构和尺寸,使多孔材料力学性能与人骨力学性能更好地匹配;成形的Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金多孔材料主要由β相和均匀分布的颗粒状α相组成,其压缩应力-应变曲线存在一个较长的应力平台,对外来冲击可起缓冲作用,更适于用做人体承载部件;粗糙的孔壁结构为细胞生长提供了良好的生长条件,细胞生长状态良好。
2017, 34(1).
摘要:
利用四辊卧式粉末轧机制备多孔钛板,并通过阳极氧化工艺在轧制多孔钛板上制备TiO2纳米管阵列膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对TiO2纳米管阵列膜的形貌和物相进行表征,并对TiO2纳米管阵列膜的热稳定性和生物相容性进行了研究。结果表明,多孔钛板上初步制备的TiO2纳米管阵列膜为无定形相结构,在不同温度下可转化为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿与金红石型的混合物;细胞培养实验表明,经阳极氧化及450℃退火处理后,粉末轧制多孔钛板表面细胞的黏附量比未经处理的多,且细胞发育良好。
利用四辊卧式粉末轧机制备多孔钛板,并通过阳极氧化工艺在轧制多孔钛板上制备TiO2纳米管阵列膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对TiO2纳米管阵列膜的形貌和物相进行表征,并对TiO2纳米管阵列膜的热稳定性和生物相容性进行了研究。结果表明,多孔钛板上初步制备的TiO2纳米管阵列膜为无定形相结构,在不同温度下可转化为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿与金红石型的混合物;细胞培养实验表明,经阳极氧化及450℃退火处理后,粉末轧制多孔钛板表面细胞的黏附量比未经处理的多,且细胞发育良好。
2017, 34(1).
摘要:
钛及钛合金型材挤压窗口温度相对比较窄,因此要求坯料加热温度精确、一致,同时要求感应加热炉与挤压机的协调配合同步控制。针对钛及钛合金型材挤压用的25 MN挤压机及配套的6台200 k W感应加热炉,研制了感应加热炉与挤压机同步协调配合的群控系统。该系统采用Profinet、Profibus、RS485总线构建了加热炉监控主机与挤压控制主机、加热控制机的控制网络,利用模糊PID控制算法实现对温度精确性和一致性的控制,采用多总线实时通讯网络实现感应加热炉与挤压机的同步协调控制。在某企业的实际运行结果证明：该系统对提高钛及钛合金型材质量和挤压生产效率,以及稳定挤压生产工艺具有重要作用,在稀有金属加工领域具有典型应用价值。
钛及钛合金型材挤压窗口温度相对比较窄,因此要求坯料加热温度精确、一致,同时要求感应加热炉与挤压机的协调配合同步控制。针对钛及钛合金型材挤压用的25 MN挤压机及配套的6台200 k W感应加热炉,研制了感应加热炉与挤压机同步协调配合的群控系统。该系统采用Profinet、Profibus、RS485总线构建了加热炉监控主机与挤压控制主机、加热控制机的控制网络,利用模糊PID控制算法实现对温度精确性和一致性的控制,采用多总线实时通讯网络实现感应加热炉与挤压机的同步协调控制。在某企业的实际运行结果证明：该系统对提高钛及钛合金型材质量和挤压生产效率,以及稳定挤压生产工艺具有重要作用,在稀有金属加工领域具有典型应用价值。
2017, 34(1).
摘要:
医用材料在应用时要适应患者硬组织形态及缺损形态各异的情况,因此,相应的在制作这些形态的多孔体时,需要不用使用模型即可赋予任意形状的制作方法。以牙科中用于牙体修补的金属支座为例,过去是采用失蜡法制作,
医用材料在应用时要适应患者硬组织形态及缺损形态各异的情况,因此,相应的在制作这些形态的多孔体时,需要不用使用模型即可赋予任意形状的制作方法。以牙科中用于牙体修补的金属支座为例,过去是采用失蜡法制作,
2017, 34(1).
摘要:
将涂覆Si的碳纳米管（CNT）与Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金（SP-700）粉末混合后,利用放电等离子烧结法进行烧结,再经热塑性加工、时效处理,得到含0.7%（质量分数）CNT的SP-700钛合金板材和棒材。
将涂覆Si的碳纳米管（CNT）与Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金（SP-700）粉末混合后,利用放电等离子烧结法进行烧结,再经热塑性加工、时效处理,得到含0.7%（质量分数）CNT的SP-700钛合金板材和棒材。
2017, 34(1).
摘要:
亚稳β型钛合金具有优良的韧性、耐蚀性以及生物相容性,被广泛用于外科植入物中。有研究报道称,Ti-V、Ti-Mo、Ti-Nb基合金具有形状记忆效应和超弹性。基于这些合金所具有的优异的超弹性能,可以用来制备血管植入支架。然而,含有V、
亚稳β型钛合金具有优良的韧性、耐蚀性以及生物相容性,被广泛用于外科植入物中。有研究报道称,Ti-V、Ti-Mo、Ti-Nb基合金具有形状记忆效应和超弹性。基于这些合金所具有的优异的超弹性能,可以用来制备血管植入支架。然而,含有V、
2017, 34(1).
摘要:
颗粒增强钛基复合材料（以下简称PTMCs）是以钛合金（Ti-6Al-4V）为基体、以TiC颗粒等为增强相的金属基复合材料。可以在极大改善钛合金基体材料比强度、比模量的同时,拥有良好的延展性与韧性,具有更好的高温性能、
颗粒增强钛基复合材料（以下简称PTMCs）是以钛合金（Ti-6Al-4V）为基体、以TiC颗粒等为增强相的金属基复合材料。可以在极大改善钛合金基体材料比强度、比模量的同时,拥有良好的延展性与韧性,具有更好的高温性能、
2017, 34(1).
摘要:
中船重工第七二五研究所洛阳双瑞特种装备有限公司（以下简称双瑞特装）顺利完成了洛阳双瑞万基钛业有限公司（以下简称双瑞万基）热风余热回收中试装置的调试工作,
中船重工第七二五研究所洛阳双瑞特种装备有限公司（以下简称双瑞特装）顺利完成了洛阳双瑞万基钛业有限公司（以下简称双瑞万基）热风余热回收中试装置的调试工作,
