2020年第37卷第6期文章目次
2020, 37(6):1-6.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.001
摘要:
初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。
初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。
2020, 37(6):7-11.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.003
摘要:
利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。
利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。
2020, 37(6):12-16.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.004
摘要:
研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。
研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。
2020, 37(6):17-22.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.005
摘要:
通过过渡态计算软件CINEB模拟了不同元素掺杂到金红石型TiO_2膜后,氯离子在TiO_2膜的扩散路径和对扩散势垒的影响。结果表明,TiO_2膜中扩散路径A具有更大的孔洞,钛和氯离子吸附性较弱,使氯离子扩散势垒较小,因此氯离子在路径A中更容易扩散。Al元素掺杂后铝原子失去电子转移到邻近的氧,氯离子和氧离子间存在较强的排斥作用,导致晶体结构畸变,有效阻碍氯离子扩散,提高耐腐蚀性能。Mo元素掺杂后,Mo的3d轨道与Cl的2p轨道有较强的杂化作用,Mo和Cl之间有较强吸附作用,使得氯离子很难脱离,因此提高材料的耐蚀性。Al、Zr、Mo、Nb的扩散势垒较高,对提高钛合金的耐腐蚀性能有显著作用。通过实验验证了Ti-5.5Al-3.0Zr-2.0Sn-0.8Mo-1.5Nb合金的自腐蚀电流最小,耐腐蚀性能最好,与计算结果一致。
通过过渡态计算软件CINEB模拟了不同元素掺杂到金红石型TiO_2膜后,氯离子在TiO_2膜的扩散路径和对扩散势垒的影响。结果表明,TiO_2膜中扩散路径A具有更大的孔洞,钛和氯离子吸附性较弱,使氯离子扩散势垒较小,因此氯离子在路径A中更容易扩散。Al元素掺杂后铝原子失去电子转移到邻近的氧,氯离子和氧离子间存在较强的排斥作用,导致晶体结构畸变,有效阻碍氯离子扩散,提高耐腐蚀性能。Mo元素掺杂后,Mo的3d轨道与Cl的2p轨道有较强的杂化作用,Mo和Cl之间有较强吸附作用,使得氯离子很难脱离,因此提高材料的耐蚀性。Al、Zr、Mo、Nb的扩散势垒较高,对提高钛合金的耐腐蚀性能有显著作用。通过实验验证了Ti-5.5Al-3.0Zr-2.0Sn-0.8Mo-1.5Nb合金的自腐蚀电流最小,耐腐蚀性能最好,与计算结果一致。
2020, 37(6):23-28.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.006
摘要:
采用原位熔铸法制备了不同TiC添加量以及不同碳源(碳粉末、碳纤维和碳纳米管)的TiC/Ti复合材料,研究了TiC添加量和碳源种类对铸态和锻态TiC/Ti复合材料显微组织的影响,并对不同碳源制备的铸态和锻态复合材料进行了断裂韧性和室温压缩性能测试。结果发现,TiC/Ti复合材料主要由α-Ti和TiC组成;α片层宽度随着TiC体积分数的增加逐渐下降,TiC呈条状或片状。经过锻造,TiC呈近等轴状,α片层进一步细化。以碳粉末作为原位反应碳源制备的铸态TiC/Ti复合材料,断裂韧性较高,以碳纤维和碳纳米管作为碳源时,断裂韧性较低;以不同碳源制备的铸态复合材料,室温抗压强度和屈服强度无明显差异。
采用原位熔铸法制备了不同TiC添加量以及不同碳源(碳粉末、碳纤维和碳纳米管)的TiC/Ti复合材料,研究了TiC添加量和碳源种类对铸态和锻态TiC/Ti复合材料显微组织的影响,并对不同碳源制备的铸态和锻态复合材料进行了断裂韧性和室温压缩性能测试。结果发现,TiC/Ti复合材料主要由α-Ti和TiC组成;α片层宽度随着TiC体积分数的增加逐渐下降,TiC呈条状或片状。经过锻造,TiC呈近等轴状,α片层进一步细化。以碳粉末作为原位反应碳源制备的铸态TiC/Ti复合材料,断裂韧性较高,以碳纤维和碳纳米管作为碳源时,断裂韧性较低;以不同碳源制备的铸态复合材料,室温抗压强度和屈服强度无明显差异。
2020, 37(6):29-33.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.007
摘要:
金属钛粉末在增材制造等新型成形方法中得到越来越广泛的应用,目前主要通过熔盐电解法和气体雾化法来制取。借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、热重-差热分析法(TGA-DSC)等检测方法,从物相结构、晶胞参数、微观形貌、表面状态、热稳定性等方面,对采用熔盐电解和气体雾化2种不同工艺制取的金属钛粉的性质和应用进行全面对比分析。结果表明,电解钛粉微观形貌不规则,同一性差,适合作为粉末冶金原料和热还原剂;气雾化钛粉微观形貌为均匀球状,表面不易吸附气体杂质,比表面积为3.69 m~2/g,更适宜作为增材制造的原材料。
金属钛粉末在增材制造等新型成形方法中得到越来越广泛的应用,目前主要通过熔盐电解法和气体雾化法来制取。借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、热重-差热分析法(TGA-DSC)等检测方法,从物相结构、晶胞参数、微观形貌、表面状态、热稳定性等方面,对采用熔盐电解和气体雾化2种不同工艺制取的金属钛粉的性质和应用进行全面对比分析。结果表明,电解钛粉微观形貌不规则,同一性差,适合作为粉末冶金原料和热还原剂;气雾化钛粉微观形貌为均匀球状,表面不易吸附气体杂质,比表面积为3.69 m~2/g,更适宜作为增材制造的原材料。
2020, 37(6):34-40.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.008
摘要:
通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。
通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。
2020, 37(6):41-48.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.009
摘要:
对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。
对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。
2020, 37(6):6-6.
DOI: 10.13567/j.cnki.issn1009-9964.2020.06.002
摘要:
2020, 37(6):28-28.
摘要:
本发明涉及钛合金材料领域,具体为一种高热稳定性等轴纳米晶Ti6Al4V-Cr合金及其制备方法。该钛合金的化学成分(质量分数,%)如下:Al 5.0～7.0,V 3.0～5.0,Cr 0.01～6.5,余量为Ti。该钛合金的制备方法如下:首先,Ti6Al4V-Cr合金在950℃以上保温一段时间后,快速冷却至室温以获得纳米板条前驱体;随后在温度为650～850℃,应变速率为0.1～5 s-1的范围内对纳米板条前驱体钛合金进行热变形,总应变量大于等于70%,使纳米板条前驱体转变为等轴纳米晶结构。本发明所制备的高热稳定性纳米晶Ti6Al4V-Cr合金具有优异的综合力学性能,可广泛应用于航空航天、生物医疗、石油化工、汽车工业和海洋工程等诸多领域。
本发明涉及钛合金材料领域,具体为一种高热稳定性等轴纳米晶Ti6Al4V-Cr合金及其制备方法。该钛合金的化学成分(质量分数,%)如下:Al 5.0～7.0,V 3.0～5.0,Cr 0.01～6.5,余量为Ti。该钛合金的制备方法如下:首先,Ti6Al4V-Cr合金在950℃以上保温一段时间后,快速冷却至室温以获得纳米板条前驱体;随后在温度为650～850℃,应变速率为0.1～5 s-1的范围内对纳米板条前驱体钛合金进行热变形,总应变量大于等于70%,使纳米板条前驱体转变为等轴纳米晶结构。本发明所制备的高热稳定性纳米晶Ti6Al4V-Cr合金具有优异的综合力学性能,可广泛应用于航空航天、生物医疗、石油化工、汽车工业和海洋工程等诸多领域。
2020, 37(6):40-40.
摘要:
本发明公开了一种多孔钛膜专用钛粉末或钛合金粉末的制备方法,该方法包括:(1)将压制得到钛块或钛合金块置于炉胆中;(2)对炉胆抽真空并保温;(3)向炉胆中充入氢气进行自蔓延的氢化反应;(4)钛块或钛合金块吸氢饱和得氢化钛块或氢化钛合金块;(5)粉碎过筛;(6)粗粉破碎;(7)保温脱氢得钛粉末或钛合金脱氢粉;(8)打碎过筛并经磁选和浮选得钛粉末及钛合金粉末。本发明利用氢化反应放出的热量使氢化反应继续进行,从而产生自蔓延氢化反应,避免了钛块或钛合金块的氢化不彻底,提高钛块或钛合金块氢化脆化的程度,最终得到粒度较细且均匀的钛粉末或钛合金粉末,提高了钛粉或钛合金粉的品质。
本发明公开了一种多孔钛膜专用钛粉末或钛合金粉末的制备方法,该方法包括:(1)将压制得到钛块或钛合金块置于炉胆中;(2)对炉胆抽真空并保温;(3)向炉胆中充入氢气进行自蔓延的氢化反应;(4)钛块或钛合金块吸氢饱和得氢化钛块或氢化钛合金块;(5)粉碎过筛;(6)粗粉破碎;(7)保温脱氢得钛粉末或钛合金脱氢粉;(8)打碎过筛并经磁选和浮选得钛粉末及钛合金粉末。本发明利用氢化反应放出的热量使氢化反应继续进行,从而产生自蔓延氢化反应,避免了钛块或钛合金块的氢化不彻底,提高钛块或钛合金块氢化脆化的程度,最终得到粒度较细且均匀的钛粉末或钛合金粉末,提高了钛粉或钛合金粉的品质。
2020, 37(6):40-40.
摘要:
本发明属于钛合金分析检测技术领域,具体涉及一种通过再结晶测定β单相区钛合金相变点温度的方法。本方法通过使β单相区组织原始β晶粒的破碎和细化,以及α相的动态再结晶和静态再结晶球化,得到球状或短棒状α相,不仅彻底消除了淬火金相组织遗传效应,避免马氏体相仍然沿着原始β晶粒中的α相集束位置生长,而且显著增大了晶内α相与马氏体相形貌差异,提高了显示度,极大地提升了β单相区钛合金相变点测定的精确性。测定方法适用于钛合金铸锭开坯、均匀化锻造以及锻件生产工艺制定,通用性强。
本发明属于钛合金分析检测技术领域,具体涉及一种通过再结晶测定β单相区钛合金相变点温度的方法。本方法通过使β单相区组织原始β晶粒的破碎和细化,以及α相的动态再结晶和静态再结晶球化,得到球状或短棒状α相,不仅彻底消除了淬火金相组织遗传效应,避免马氏体相仍然沿着原始β晶粒中的α相集束位置生长,而且显著增大了晶内α相与马氏体相形貌差异,提高了显示度,极大地提升了β单相区钛合金相变点测定的精确性。测定方法适用于钛合金铸锭开坯、均匀化锻造以及锻件生产工艺制定,通用性强。
