滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

钽涂层对Ti-6Al-4V合金抗腐蚀性能的影响

摘要：目的 在模拟体液环境中,研究钽（Ta）涂层对Ti-6Al-4V合金抗腐蚀性能的影响。方法 对Ti-6Al-4V合金试样采用等离子喷涂技术在其表面形成一层500μm厚的钽涂层。通过模拟体液环境下电化学测量法对比涂层前后的试样抗腐蚀性能的强弱。结果 塔菲尔极化曲线图形显示,Ti-6Al-4V合金经钽涂层处理后表现出阳极和阴极极化曲线低平,自腐蚀电位向正方向移动,钝化区间变长,而维钝电流降低。结论 Ti-6Al-4V合金表面涂覆钽涂层的表面改性处理能有效提高基体金属的抗腐蚀性能,为解决人工关节无菌性松动及Ti-6Al-4V合金关节假体的优化提供了发展方向。     

激光织构对Ti-6Al-4V磨削性能影响的研究

采用CBN砂轮磨削表面激光织构化Ti-6Al-4V,基于织构的沟槽间距、深度和宽度参数,在Ti-6Al-4V表面设计并激光加工不同图案的沟槽织构,利用CBN砂轮进行磨削实验,从表面形貌、表面粗糙度及磨削力、磨削力比和砂轮磨损等方面分析其表面磨削性能.实验结果表明:磨削过程中,不同沟槽织构对表面粗糙度有轻微影响,而对磨削力和力比与磨削磨损等其他磨削参数的影响明显,且织构A形沟槽能最有效地改善Ti-6Al-4V的磨削性能.     

MA-SPS制备超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩擦磨损性能

以机械合金化+放电等离子烧结(MA-SPS)制备的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金为研究对象,研究了合金在模拟体液(SBF)中的摩擦磨损性能,并与放电等离子烧结制备的微米尺寸晶粒的Ti-8Mo-3Fe合金、铸造纯Ti及Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比.结果表明:采用MA-SPS工艺可制备出高致密度、组织均匀的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金,合金由β相及少量α相组成,平均晶粒尺寸为1.5μm,显微硬度为448 HV;在相同摩擦磨损条件下,超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩损程度明显低于微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态的纯Ti及TC4合金,具有最低的磨损体积和较稳定的摩擦系数.超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的磨损机制为磨粒磨损,而微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态纯Ti及TC4合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损并存的混合磨损.     

机场道面除冰液对3D打印的Ti-6Al-4V腐蚀研究

本文研究了电子束熔融(EBM)和激光选区熔化3D打印(SLM)技术制备的Ti-6Al-4V合金在机场道面除冰液—醋酸钾溶液中的电化学腐蚀行为,并与传统锻造Ti-6Al-4V合合金进行对比,通过电化学阻抗谱和极化曲线分析三种合金的抗腐蚀性能.研究结果表明,传统锻造Ti-6Al-4V合金的表面阻抗值更大,极化电阻更高,致钝电流密度更低,更易形成钝化膜,耐蚀性更强.而SLM-和EBM-Ti-6Al-4V合金阻抗值、极化电阻、致钝电流密度非常接近,抗腐蚀性能相似.     

等径弯角挤压法制备的TiNi合金的摩擦学性能

采用先进的等径弯角挤压(ECAE)技术对热锻态Ti-50.6%Ni(原子分数)合金进行加工处理,研究了挤压后TiNi合金的伪弹性能及摩擦学性能,探讨了ECAE对TiNi合金摩擦学性能的影响.实验结果表明:高温等径弯角挤压工艺处理显著提高了TiNi合金的摩擦学性能,摩擦系数从0.141下降至0.06左右,磨损量也显著降低.这主要是由于经过等径弯角挤压工艺处理后,TiNi合金的显微组织得到细化,且有弥散、细小的Ti4Ni4第二相析出,对基体起到了强化作用;TiNi合金可恢复应变率从40%增大到63%,改善了TiNi合金的伪弹性能,增强了TiNi合金在摩擦磨损过程中的弹性变形能力,减少了塑性变形,从而提高了TiNi合金的摩擦学性能.通过扫描电子显微镜对TiNi合金磨损后表面形貌的观察发现:原始TiNi合金呈现了明显的磨粒磨损特征,且伴随有大块磨粒剥落和横向裂纹;而经过等径弯角挤压处理后TiNi合金的磨损表面较光滑、平整,呈现较轻微的磨粒磨损特征.     

生物医学钛合金微弧氧化涂层的表面特征

通过在含有钙盐、磷盐的的电解液中对Ti-6Al-4V合金进行微弧氧化处理,在钛合金表面制备了含钙、磷元素的陶瓷层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪分析了涂层的形貌、相及元素组成.结果表明,Ti-6Al-4V合金表面的微弧氧化涂层是一种含钙磷元素、多孔、与基体结合牢固、具有陶瓷特性的混合物,其主要组成相为二氧化钛.经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的试样涂层中含有α-Ca(PO3)2、CaTiO3相.从物相的组成考虑,经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的涂层的生物活性更好.     

Ti6Al4V钛合金在粘着作用影响下微动磨损的微裂特征

采用SRV微动磨损试验机进行Ti6Al4V钛合金与摩擦副GCr15钢的微动磨损试验,通过分析摩擦系数曲线和截面形貌,探讨了Ti6Al4V钛合金在粘着作用影响下微裂纹的成核与扩展,并探讨了微动磨损的主要磨损机理.结果表明:Ti6Al4V钛合金的截面形貌中发现摩擦转化层(tribologically transformed structure,TTS),微裂纹在TTS中形成,裂纹中的疲劳剥落碎片有助于裂纹的开裂,微动磨损机理主要以疲劳脱层为主.     

Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材的组织性能研究进展

Ti-6Al-4V钛合金具有密度低、高温下组织稳定、强度高的特点,被广泛应用于机翼翼梁、起落架支撑肋等航空工业关键零部件的制造。电弧熔丝增材技术研究始于20世纪80年代,该技术具有成型效率高、原材料利用率高、设备简单等优势。目前,学界对Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术开展了广泛研究并已取得一定成果。笔者综述了电弧熔丝增材制造技术的发展历史及研究热点,并整合了国内外Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术的最新研究及应用情况,对电弧熔丝增材制造Ti-6Al-4V合金的组织性能特性及调控工艺进行了总结与展望。     

生物医学钛合金微弧氧化涂层的表面特征

通过在含有钙盐、磷盐的的电解液中对Ti-6Al-4V合金进行微弧氧化处理,在钛合金表面制备了含钙、磷元素的陶瓷层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪分析了涂层的形貌、相及元素组成。结果表明,Ti-6Al-4V合金表面的微弧氧化涂层是一种含钙磷元素、多孔、与基体结合牢固、具有陶瓷特性的混合物,其主要组成相为二氧化钛。经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的试样涂层中含有α-Ca(PO3)2、CaTiO3相。从物相的组成考虑,经过六偏磷酸钠-乙酸钙工艺处理后的涂层的生物活性更好。     

Cr/WC激光表面改性梯度层组织及磨损行为

用5kWCO2激光器对先后预置不同成分合金粉末的铸造铝硅合金表面进行2次激光扫描，制备了Cr/WC激光表面改性梯度层，并对其显微组织进行了分析，结果表明，在梯度层表面产生了大量的Al9Cr4化合物，且有更多的硅元素固溶在α-Al中，增加了固溶强化的作用，自表面至基体激光改性梯度层的显微硬度呈现明显的连续变化趋势，而单次激光表面改性层与基体之间的显微硬度值则有一突变，微动磨损实验表明，激光改性后的表面抗微动磨损的能力增强，磨损机制不同于铝硅合金基体，而表现出较好的抗粘着损伤性能。     

Ti-6Al-4V钛合金长寿命疲劳试验

研究了Ti-6Al-4V在室温空气环境下的疲劳性能,获得疲劳寿命为107下的Goodman曲线.结果表明,用简化的Goodman直线代替Goodman曲线对于Ti-6Al-4V钛合金偏于保守.对断口形貌的观察表明应力比R在0附近时裂纹萌生于内部,而当应力比接近-1和1时裂纹萌生于表面.另外,研究了估算Ti-6Al-4V在不同应力比的疲劳强度估算公式,得出Ti-6Al-4V厚板和挤压件缺口试样估算公式的系数,分别为1.422和1.042.     

注射成形Ti-6Al-4V合金的显微组织和力学性能

采用金属注射成形方法制备Ti-6Al-4V合金坯体,然后利用溶剂脱脂和热脱脂工艺脱除坯中粘结剂,研究了合金在真空烧结和热等静压烧结条件下的显微组织和力学性能.结果表明:真空烧结Ti-6Al-4V合金具有典型的魏氏体组织,其初始的β晶粒粗大,β晶粒内为次生片状α和薄β相片,空隙较多,合金的强度和塑性较低;合金经热等静压处理后,组织明显细化且均匀,空隙很少或几乎没有,从而强度和塑性都有所提高.     

超声滚压微锻造增材件表面力学性能

增材制造Ti-6Al-4V钛合金构件时，易出现裂纹、表面粗糙度大等缺陷.为了解决这一问题，将应用于表面强化处理的超声滚压微锻造工艺与增材制造过程相结合，通过有限元软件模拟了激光熔丝增材制造及冷却过程，并分析了超声滚压微锻造加工对增材件表面力学性能的影响.结果表明：在经过超声滚压微锻造加工后，增材件残余应力由拉应力转变为较大的压应力，有效降低了增材件产生裂纹等缺陷的风险，同时，加工后的增材件表面等效塑性应变增大，表面显微硬度提高，且超声滚压微锻造加工对滚压头接触区域影响最大.     

低电流低电压条件下的医用钛合金微弧氧化工艺研究

本文以微弧氧化工艺为研究对象,研究Ti-6Al-4V(TC4)在恒流恒压的条件下微弧氧化所得到的表面情况。并通过数字显微镜观察成膜情况以及膜层厚度,实验表明:在磷酸盐与硅酸盐混合电解液体系下,Ti-6Al-4V(TC4)能够在低电流低电压的情况下发生微弧氧化,且最佳实验条件是电流密度为0.3A,反应时间20min,得到的膜层厚度为119μm。     

Ti-6Al-4V合金镀渗Ni-P合金后的组织结构与耐磨性

本文对Ti-6Al-4V合全化学镀Ni-P合金后,在氩气中经1123K扩散0.5—7h试样的相组成、组织、硬度及耐磨性进行了研究。结果指出:渗层组织共分五层,其中最外层是由Ni_5P_2、Ni_3P和Ti_(1.7)P三种磷化物组成的混合物分布在Ni_3Ti基体上的复相组织,硬度高达HK900。 磨损试验在Skoda-Savin磨损试验机上进行。研究结果表明,Ti-6Al-4V经镀渗Ni-P后,从根本上消除了钛及钛合金在磨损过程中的粘着现象,从而极大地提高了耐磨性。     

Al-2.15％Mn合金的组织及摩擦学特性

采用搅拌法制备了Al-2.15 ％Mn合金,对其显微组织、强化机制及摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明:Al-2.15％Mn合金的组织为含Alu Mn4和Al6 Mn的α-Al固溶体;合金中Al6Mn的沉淀强化作用使其硬度较纯Al提高了60％;纯Al的冲击断口形貌为塑性断裂,Al-2.15％Mn合金的冲击断口形貌为准解理断裂;纯Al与Al-2.15％Mn合金在湿摩擦下的磨损量均大于干摩擦的磨损量;湿摩擦的腐蚀一机械磨损作用使磨痕为犁沟和蚀坑,干摩擦中磨屑的成片脱落由机械磨损中的黏着磨损引起;在干摩擦与湿摩擦中,纯Al的摩擦因数均大于Al-2.15％Mn合金的摩擦因数,Al-2.15％Mn合金较纯Al表现出更加优良的耐磨性.     

置氢Ti-6Al-4V合金组织与室温变形行为的相关性

应用压缩实验研究置氢Ti-6Al-4V合金的室温力学行为,采用OM、SEM分析了氢对钛合金组织的影响和断口形貌特征,探讨了置氢钛合金组织和室温变形行为之间的相关性.结果表明:氢的固溶强化作用使置氢Ti-6Al-4V合金硬化效应增加,但适量的氢可以显著降低其压缩屈服强度和弹性模量,且断裂时发生的变形量增加,此时合金组织为á a的双态组织,当合金中产生粗大的a晶粒时,断裂时发生的变形量显著降低;氢的加入促进了合金中斜方马氏体á″的生成;置氢Ti-6Al-4V合金的室温压缩断口为延性沿晶断裂或脆性沿晶断裂和解理型穿晶断裂两种断裂方式的混合断口.     

干摩擦时TC11合金离子轰击改性层的耐磨性

为了提高TC11合金的表面耐磨性,对TC11合金试件进行了离子轰击渗扩处理。用往复式滑动磨损试验机进行了磨损试验,对比了经离子轰击处理和常规热处理后的TC11合金表面改性层与GCr15钢球对磨时的耐磨性,用表面形貌仪测定了磨痕表面形貌曲线,用扫描电子显微镜分析了磨痕形貌。试验结果表明:干摩擦条件下,经离子轰击渗扩处理的TC11合金试件表面改性层的耐磨性得到大大提高,其原因是前者的抗粘着磨损和抗犁削磨损的能力均优于后者。     

NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的室温摩擦磨损性能

采用SEM和XRD分析Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的微观组织,用万能力学试验机测试合金的力学性能,用高速往复摩擦磨损试验机研究合金的室温摩擦磨损特性。研究结果表明:Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金由Ni Al相、Ni Al-Cr共晶和Cr2Ta相组成,其强度和塑性良好。在低P1/2·v(P为载荷,v为速度)下,合金的磨损机制为磨粒磨损,随着P1/2·v的增加,摩擦热效应增强,合金的磨损机制逐渐转变为黏着磨损,摩擦因数和磨损率增加;当P1/2·v0.54N1/2·m/s时,摩擦热效应逐渐导致摩擦表面形成了无定形层,无定形层具有自修复特性,部分或全部隔离了摩擦副的直接接触,磨损机制逐渐转变为氧化磨损,磨损率快速降低后保持稳定,摩擦因数逐渐降低;当P1/2·v≥4.02N1/2·m/s时,合金磨损表面开始出现疲劳磨损特征,表面剥落导致合金的磨损率升高。