TC4合金表面激光熔覆CoCrW涂层工艺和性能

为提高TC4钛合金表面耐磨性和耐腐蚀性,利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面激光熔覆制备CoCrW涂层,并对其工艺及耐磨性和耐蚀性进行研究。结果表明：CoCrW熔覆层和TC4基体有着良好的冶金结合,熔覆涂层显微组织均匀致密,主要由树枝晶组成。在激光工艺参数中,扫描速度、离焦量、光斑直径和搭接率一致情况下,当激光功率为3000 W时,所得熔覆层硬度最大为1160 HV,为TC4基材硬度324 HV的近4倍,且在该功率下,CoCrW熔覆层平均摩擦系数最低为0.2363,磨损量最小,表现出较好的耐磨特性,磨损机制为磨粒磨损和轻微的黏着磨损;而TC4基材的平均摩擦系数为0.3598,磨损机制为黏着磨损和疲劳剥落磨损,此时,熔覆层的电化学腐蚀电位较高,腐蚀速率较低,表现出良好的耐蚀性。     

选区激光熔化成型TC4钛合金的拉伸性能

为实现选区激光熔化成型的TC4钛合金在军用航空上的应用,减小选区激光熔化成型的TC4钛合金垂直沉积方向(XY方向)与平行沉积方向(Z方向)的拉伸性能差异,在室温状态下对选区激光熔化成型的TC4钛合金进行准静态拉伸试验,结果表明选区激光熔化的TC4钛合金两种方向取样的拉伸性能都达到了中国与美国AMS宇航钛合金标准。TC4钛合金沿XY向取样合金的抗拉强度与屈服强度要略高于沿Z方向取样,断后伸长率与断面收缩率略小于沿Z方向取样。合金断口为韧窝特征形貌,与XY方向取样相比,Z方向取样断口剪切唇区域尺寸分布比例略小,纤维区差异不大。     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光快速成型TC4合金显微组织及力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、电子拉伸机等,研究了激光快速成型TC4合金沉积态在平行沉积方向和垂直沉积方向的组织和力学性能.结果表明:激光快速成型TC4合金沉积态宏观组织沿沉积方向生长的粗大β柱状晶呈明暗相间的条带状结构,具备典型的魏氏组织特征;垂直沉积方向的强度比平行沉积方向的强度高,但塑性低;合金断口为韧窝状断口,垂直沉积方向的断口韧窝尺寸比平行沉积方向的小.     

固溶处理对TC16钛合金显微组织和拉伸性能的影响

通过金相显微镜和室温拉伸性能测试,研究固溶处理对TC16钛合金棒材显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:TC16钛合金低于800℃进行固溶处理,初始组织为初生α相和亚稳态β相,随着固溶温度的升高,亚稳态β相会发生α"马氏体转变,温度达到900℃时,α"马氏体析出晶界完整的β相,出现过烧组织,抗拉强度和屈服强度先降后升,温度对塑性影响不大.该合金固溶处理后,冷镦性能差,不同的冷却速度使钛合金有不同的α和β相比率,冷却速度决定β→α转变反应中间相的形成条件,水淬、空冷、炉冷后的TC16钛合金显微组织和拉伸性能差异较大.     

热等静压保温温度对TC4合金组织及拉伸性能的影响

通过热等静压近净成形技术制备的TC4合金具有独特的优势,近年来受到大量关注.研究了热等静压保温温度对TC4合金显微组织及拉伸性能的影响.结果表明:120 MPa、2 h保压条件下,保温温度达到800℃时,合金完全致密化;随着保温温度从800℃升高到920℃,合金的抗拉强度从942 MPa降为920 MPa,拉伸应变从1...     

激光金属沉积技术制备TC4钛合金工艺的研究

采用激光金属沉积技术制备TC4钛合金,采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计等分析TC4钛合金成型件的物相结构、组织形貌、缺陷裂纹、维氏硬度,以研究打印过程中的激光功率和扫描速率对TC4钛合金组织及缺陷的影响规律。结果表明：沉积态TC4钛合金以密排六方结构的α相为主,存在少量的体心立方结构的β相,主要含有细针状、片层状组织。随着激光功率的增加,TC4钛合金的缺陷逐渐减少。随着扫描速率的升高,柱状晶的宽度和熔覆层间距逐渐减小。激光功率为550 W、扫描速率为600 mm/min时,TC4钛合金的最大维氏硬度达到409。     

TC4钛合金薄板储能焊接头组织与性能

采用微型储能焊机对厚度为0．2mm的TC4钛合金薄板进行了快速连接,并研究了接头组织形貌及焊接参数对接头力学性能的影响。结果表明：储能焊能够实现TC4钛合金薄板的快速凝固焊接,焊接接头由熔核和熔核向母材过渡的熔合区（线）组成。极短的焊接时间和高的冷却速率,使得熔核凝固过程具有快速凝固特征,熔核中凝固组织得到显著细化。当焊接工艺参数为电压250V、电容6600妒、电极力20N时,接头剪切强度可达601MPa。     

轧制工艺和退火温度对TC4ELI钛合金厚板显微组织的影响

研究了轧制工艺和退火温度对TC4ELI钛合金厚板显微组织的影响。结果表明：采用工艺1轧制后的板材显微组织为双态组织;采用工艺2轧制后板材的显微组织为网篮组织。将网篮组织板材在不同温度下退火后发现：退火温度低于900℃时,板材显微组织没有明显变化,仍为网篮组织;退火温度为940℃时,板材显微组织中出现了再结晶现象,一部分条状α相变成等轴状α相,网篮组织向等轴组织过渡。合适的退火温度为780~900℃。     

双重退火对形变TC4钛合金组织与性能的影响

本文研究了双重退火热处理对变形TC4钛合金显微组织及性能影响,实验结果表明:随着一重退火温度的升高,组织尺寸发生长大,分布较为均匀,材料的强度随退火温度的升高而下降,而塑性增加;双重退火后,材料内部析出次生α相数量增多,尺寸增大,得到典型的等轴α+晶间β组织,较一重退火强度有所降低,而塑性有很大的提升。     

激光功率对AZ91HP镁合金熔凝层组织和性能影响

为提高镁合金表面耐磨蚀性,开展了真空条件下AZ91HP镁合金CO2激光熔凝处理.固定扫描速度下通过改变激光功率,分析讨论了激光功率对熔凝层组织和性能的影响.研究结果表明,随激光功率增加,硬质相β-Mg17Al12含量逐渐增加,熔凝层枝晶逐渐粗化,枝晶变长;由于枝晶细化和硬质相β-Mg17Al12的综合作用,熔凝层在激光功率为3 kW时具有较高的硬度,较好的耐磨性;熔凝层耐蚀性随功率增加而提高.     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。     

激光功率对316L不锈钢熔覆层组织及性能的影响

为了解决316L不锈钢激光熔覆层成形差、耐腐蚀性低的问题,采用显微组织观察、硬度实验、常温冲击及电化学测试等试验方法,对不同激光功率下熔覆单层及多层熔覆层的成形、组织及性能进行检测和分析。结果表明,随着激光功率的增大,熔覆层高度呈现先增加后减小的变化趋势,熔覆层内部析出相的含量以及稀释率则呈现上升趋势;激光功率过小易引起熔覆层开裂,过大则会引起熔覆层晶粒异常长大;随着激光功率的增加,熔覆层硬度呈增大趋势,当激光功率达到450 W时,熔覆层与基材结合界面处硬度值达到最大,为475 HV;而熔覆层的冲击性能和耐腐蚀性能则随着激光功率的增大呈现下降趋势,当激光功率为300 W时,其冲击韧性最大为92 J,且熔覆层具有最优的耐腐蚀性能,腐蚀电位E_corr最高为-0.3 V,且腐蚀电流密度I_corr最小为0.165 A/cm²;因此,当熔覆速率为3 mm/s、送粉速率为14 g/min、搭接率为50%时,采用300 W激光功率制备的熔覆层可得到优异的冲击和耐腐蚀性能。研究结果可为316L激光熔覆层工艺调控及性能改善提供参考。     

激光熔覆沉积TC11钛合金基板应力预测和微观组织研究

对损伤的TC11钛合金零部件进行激光熔覆沉积修复,可在不影响零件使用性能的前提下,节约贵重钛合金资源,提高零件利用率。分析修复后熔覆层和基材组织性能和开裂倾向是激光熔覆沉积修复工艺的基础研究工作。采用高斯热源,建立了单道单层激光熔覆应力预测三维数值模型,研究了激光熔覆基板的应力分布规律。随后,进一步实验研究了TC11激光熔覆区的显微组织结构。结果表明,激光熔覆区可分为熔覆层、热影响区和热应力层3部分。基板热应力层的晶粒受到应力的作用变形显著。激光熔覆后基板应力仿真和实验结果分布趋势一致,且最大热应力深度随激光功率的增大而增大。     

激光冲击强化对TC4电子束焊缝机械性能的影响

利用高功率重复率Nd：YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响．试验结果表明,当激光脉冲能量为45．9J时,激光光斑直径Ф9mm,残余应力基本不发生变化,而激光光斑直径小于Ф3mm,焊缝残余应力分布变化显著,并随着激光光斑直径的减小,残余压应力的数值增大更加明显．当激光冲击的功率密度大于18GW／cm^2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的残余应力改变明显,改善了焊缝残余应力的分布;当激光冲击的功率密度大于12GW／cm^2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的表面层硬度明显改变,改善了焊缝区域硬度的分布,有利于提高TC4钛合金焊缝区的机械性能．     

P对Cu-Co合金组织与性能的影响

采用真空高频感应熔炼技术制备出Cu-0.24Co-0.03P、Cu-0.24Co-0.09P和Cu-0.24Co-0.13P 3种Cu-Co-P合金,并对其进行了固溶、冷变形和时效处理。通过金相显微镜观察研究了Cu-Co-P合金不同工艺条件下的组织变化,利用涡流导电仪、万能试验机和维氏硬度计测量3种合金的导电率、抗拉强度和硬度。结果表明：在500 ℃时效处理1 h条件下,Cu-0.24Co-0.03P合金、Cu-0.24Co-0.09P合金和Cu-0.24Co-0.13P合金的导电率分别为61.0、72.0 、69.0 %IACS,维氏硬度分别为144.0、151.0、150.0,抗拉强度分别为408、444、420 MPa,抗软化温度分别为470,542、505 ℃。Cu-Co-P合金具有典型的韧性断裂特征,当P质量分数为0.09%时,合金的抗拉强度达到444 MPa,伸长率达到18 %,韧窝较多,深度明显,材料的拉伸性能更加优异。     

选区激光熔化TC4生物腐蚀和生物相容性分析

选区激光熔化(SLM)为降低TC4钛合金医用植入体的弹性模量、减小应力屏蔽效应提供了一种有效的解决方案,但这种材料在投入实际应用前尚需有充分的生物安全性评价。采用SLM技术制备出致密度为99.5%的TC4合金,通过电化学实验、溶血实验和细胞毒性实验测试了SLM成形TC4的生物腐蚀性能和生物相容性,并与传统铸轧工艺制备的合金进行了对比。实验结果表明:前者相比于后者有着更好的耐蚀性能,并且SLM成形TC4还具有优良的生物相容性,在生物医用植入物方面展现出很好的应用前景。