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。     

脉冲频率及占空比对3D打印Ti6Al4V合金表面生物活性涂层的影响

采用微弧氧化法,在恒定电压下,使用不同的脉冲频率及脉冲占空比,在3D打印Ti6Al4V合金表面制备生物活性涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、电化学工作站、涡流膜厚仪、Image J软件和划痕仪等对涂层进行结构、性能以及微观形貌表征,研究脉冲频率和脉冲占空比对涂层的影响。结果表明：随着脉冲频率的增加,涂层的平均孔径、Ca/P比、表面粗糙度和厚度均逐渐减小,孔隙率变化不明显;耐腐蚀性先得到改善后变差;涂层与基体的结合力逐渐变大。随着脉冲占空比增大,涂层的平均孔径、孔隙率、Ca/P比、厚度逐渐变大;耐腐蚀性能呈现先好后差的趋势;涂层与基体的结合力逐渐变弱。     

电解液中Ce(NO_3)_3/Ce_2(SO_4)_3的含量对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层特性的影响

在硅酸钠-氢氧化钠电解液中以Na5P3O10作为稳定剂,通过改变Ce(NO3)3/Ce2(SO4)3的含量对Ti6Al4V合金进行微弧氧化,用XRD、SEM、EDS对试样表面所获得的氧化膜进行表征,并研究电解液中不同Ce(NO3)3/Ce2(SO4)3含量对氧化膜表面形貌的影响.结果表明,随着电解液中Ce3+的加入量增加到0.3 g/L,氧化膜表面的致密性减小,在此基础上加入0.5 g/L的Na5P3O10时,氧化膜致密性增加.EDS分析结果显示,膜层含有Ti、Na、Al、Si、P、O及Ce等元素;XRD分析结果表明,氧化膜的相组成为Ti、锐钛矿以及金红石.     

挤压铸造对Al_2O_3／Al－Si合金复合材料组织与性能的影响

采用挤压铸造法制取了Ａｌ２Ｏ３颗粒增强的Ａｌ－Ｓｉ合金复合材料。探讨了挤压压力、浇注温度对Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｓｉ复合材料强度的影响，优化了工艺参数。对压力下凝固的材料组织的分析表明，压力和颗粒能使初晶硅和共晶硅双细化，并改变了初晶硅和共晶硅的形貌。     

电解液中Na2SiO3加入量对Ti6Al4V微弧氧化膜厚度及表面形貌的影响

在不同Na2SiO3含量的电解液体系下对Ti6Al4V合金进行微弧氧化.采用SEM和AFM分析氧化膜表面形貌及粗糙度,研究电解液中Na2SiO3含量对氧化膜厚度及表面形貌的影响.结果表明:随着电解液中Na2SiO3质量浓度从12 g.L-1增加到28 g.L-1,临界正向起弧电压逐渐降低,微弧氧化膜的厚度由31μm增加至88μm;氧化膜表面均匀分布着尺寸不等的微孔,并且随着Na2SiO3质量浓度的增加,微孔的数目增多,粗糙度增加.XRD分析显示氧化膜的相组成为锐钛矿以及金红石.     

Zr掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

通过溶胶凝胶-燃烧法制备了一系列不同比例Zr掺杂改性的Ca Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷,利用X-射线衍射仪和宽频介电谱分析仪对陶瓷样本进行微结构表征和介电性能分析,研究不同浓度Zr元素对钛酸铜钙陶瓷电介质的介电性能的影响。结果表明,1050℃晶化处理的陶瓷具有典型钙钛矿晶体结构,纯度高,无杂相成分,并且Zr掺杂未改变陶瓷晶体结构。改性后Ca Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷的介电常数保持104数量级以上,具有宽频(100Hz¹MHz)稳定性,且在常温下发生低频介电松弛响应。当x=0.1时,陶瓷的介电常数在10Hz频率下高达1.57×105。Zr取代Ti位能有效降低陶瓷的高频介质损耗和电导率,并随着掺杂浓度的增加出现先减小后增加的变化。当x=0.01时,改性陶瓷具有最低的介质损耗值0.076。     

粉体合成方法对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

为了深入研究粉体合成方法对CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷介电松弛机理以及缺陷结构的影响,对比了固相反应法和溶胶凝胶法合成CCTO陶瓷的介电性能,并且在此基础上引入了CCTO陶瓷的缺陷结构分析。采用固相反应法和溶胶凝胶法合成了CCTO粉体,在1 080℃下烧结4h制备了CCTO陶瓷样品。溶胶凝胶法合成陶瓷的平均晶粒尺寸是固相法合成陶瓷试样的5倍。J-E特性和介电性能分析表明,溶胶凝胶法合成陶瓷的击穿场强(170V/cm)远小于固相法合成陶瓷(4 980V/cm),且前者的介电损耗和介电常数均达到后者的20倍左右。结合介电损耗因子的曲线拟合结果和阻抗谱分析得到,溶胶凝胶法合成陶瓷的晶界电阻为0.272 MΩ,是固相法(1.03MΩ)的1/3,松弛峰强度是固相法的15倍;两种陶瓷样品的本征松弛峰活化能和晶粒活化能均接近,说明粉体合成方法能够影响CCTO陶瓷的晶界电阻和松弛峰强度,进而影响其宏观电性能,但是对陶瓷的本征松弛机理没有影响。     

Ti3SiC2含量对热处理态(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了Ti₃SiC₂含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同Ti₃SiC₂含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着Ti₃SiC₂含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;Ti₅Si₃颗粒在_β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随Ti₃SiC₂质量分数增加而递增;(Ti₅Si₃+TiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当Ti₃SiC₂的质量...     

La(ClO_4)_3·3H_2O与18C6在乙醇中配合行为的研究

采用改进的半微量相平衡方法研究了La(ClO_4)_3·3H_2o—18c6—C_2H_5OH三元体系在25℃时的溶解度,测定了各饱和液相的检光率,结果表明有了三种化学计量的配合物(4La(ClO_4)_3·3(18C6)·12H_2O·9C_2H_5OH;La(ClO_4)_3·18C6·3H_2O·2C_2H_sOH和La(ClO_4)_3·2(18C6)·3H_2O·C_2H_5OH)生成。分离制备了两种配合物,经化学分析测定,确定了配合物的组成为La(ClO_4)_3·18C6·3H_2O与La(ClO_4)_3·2(18C6)·3H_2O;用IR,TG,DTG及电导对配合物进行了研究。     

(ZrB_2+ZrC)/Zr_3[Al(Si)]_4C_6复相陶瓷在1000～1300℃空气中的恒温氧化行为

对原位热压烧结制备的(ZrB2+ZrC)/Zr3[Al(Si)]4C6复相陶瓷在1 000~1 300℃空气中的恒温氧化行为进行研究。结果表明:随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,复相陶瓷的氧化增量和氧化速率均逐渐增大,材料的氧化过程遵循抛物线规律。ZrB2+ZrC的引入降低了材料的抗氧化性能,复相陶瓷的氧化层表面主要由m-ZrO2、少量t-ZrO2和莫来石组成,疏松多孔,未能形成有效阻止氧扩散的致密氧化膜。在相同氧化温度和氧化时间下,(ZrB2+ZrC)/Zr3[Al(Si)]4C6复相陶瓷的单位面积氧化增量、氧化速率以及氧化层厚度均大于单相Zr3[Al(Si)]4C6陶瓷。     

乙二胺四乙酸二钠对钛合金表面羟基磷灰石涂层的影响

采用水热电化学方法在Ti6Al4V基体表面沉积羟基磷灰石（HA）涂层,研究乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）对HA涂层的物相组成、形貌、结合强度及生物相容性的影响.结果表明,电解液中无论添加EDTA-2Na与否,水热电化学沉积得到的仍为结晶度较高、生物相容性较好的HA涂层;不同的是,与不添加EDTA-2Na的涂层相比,添加EDTA-2Na后沉积得到的HA晶体形貌发生较大改变.随着EDTA-2Na浓度的增加,HA晶体从长薄片状到花瓣状以及纤维带状;HA涂层（002）晶面衍射峰强度随着EDTA-2Na浓度的增加逐渐减弱,涂层厚度也随之减小;HA涂层与基体的结合强度,随EDTA-2Na浓度的增加先增大后减小,在浓度为7.5×10^-4 mol·L^-1时达到最大值16.8 MPa.     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

强化冷却下正交切削Ti6Al4V合金的有限元分析

为正确分析切削介质的强化冷却对金属切削过程的影响，应用通用商业有限元软件Deform-2D，对航空用钛合金Ti6Al4V进行了强化冷却条件下的正交切削有限元模拟．通过几何建模、网格划分、边界条件的设定以及材料本构模型的选取等，模拟了Ti6Al4V合金锯齿状切屑的形成过程；文中还分析和探讨了不同强化冷却条件下的切屑形成、切削力以及切削温度的变化．结果表明：随着换热系数的增大，刀具前刀面的平均温度逐渐减小，而换热系数的高低对切削力及前刀面最高切削温度的变化无显著影响．     

硼稀土共渗钛合金的耐蚀性研究

采用不需保护性气氛的固体粉末法对Ti6Al4V(TC4)合金表面进行稀土与硼共渗,并对硼稀土共渗TC4钛合金、单渗硼TC4钛合金及未经渗硼处理的TC4钛合金基体,分别在35%NaCl和5%H2SO4(质量分数)溶液介质中进行了腐蚀实验.X射线衍射分析表明,TC4表面渗层由TiB2和TiB组成.扫描电镜观察表明,外层的TiB2具有平坦的生长前沿,而内层TiB为锯齿状形貌;其中外层的TiB2内部存在少量针孔,分析认为是Ce原子与B原子共渗时产生的Kirkendall效应所致.Tafel极化曲线分析结果表明,在35%NaCl和5%H2SO4溶液介质中,各样品的耐蚀性大小排序为单渗硼TC4钛合金>硼稀土共渗TC4钛合金>未经渗硼处理的TC4钛合金.     

医用Ti6Al7Nb合金氧化行为及其磨损性能

为提高生物医用Ti6Al7Nb合金表面的耐磨损性能,研究了在500~800℃空气中的热氧化行为以及其改善的磨损性能.研究结果表明:500~600℃氧化速率低,表面硬度较基体变化不大.在750℃以上,氧化速度增加,氧化动力学遵从抛物线规律,氧化物主要由TiO2和少量Al2O3组成.在800℃时,氧化物颗粒长大,氧化层疏松,极易剥落.综合考虑硬化层深度和氧化时间,得出最佳热氧化工艺参数为750℃氧化8 h.在此工艺下处理的钛合金表面硬度达到1 047 HV,耐磨性是原合金材料的280倍.分析了合金氧化后耐磨损性能的提高机制.     

细晶Si3N4/Al2O3复合陶瓷

用热压法制备了 Si3N4 / Al2 O3细晶复合陶瓷 ,研究了热压过程中出现的氧化、致密性、相变等现象 ,讨论了热压温度对材料的力学性能及相组成的影响。结果表明 ,热压 Si3N4 / Al2 O3复合陶瓷需在氮气保护下进行 ,热压温度保持在 130 0℃左右为佳 ,热压温度越高 ,致密度下降 ,晶粒明显粗化 ,力学性能下降 ,其下降原因与较高温度下莫来石的形成有关     

Ni含量对Fe3Si基合金组织的影响

通过X-射线衍射、能谱、SEM金相等方法,对5种不同Ni含量样品的显微结构进行了分析,结果表明：Ni质量分数为0%的Fe2Si基合金都存在六方结构的含镍富硅Fe2Ti相析出;当Ni质量分数在0%～2%范围内变化时,Ni的添加对富硅Fe2Ti的析出影响很小;而当Ni增加到3%,Ni的添加急剧促进富硅Fe2Ti的析出;当Ni的添加超过一定量（约2%）时就能明显促进Fe2Si基合金的动态再结晶以及静态再结晶。     

Si和Al对机械合金化合成Ti_3SiC_2的影响

采用3Ti/Si/2C单质粉体为原料,进行机械合金化,以合成Ti3SiC2粉体.研究了Al和过量Si对机械合金化合成Ti3SiC2的影响.研究结果表明,机械合金化单质混合粉体,会诱发自蔓延反应.反应后产生大量坚硬的颗粒状产物.机械合金化3Ti/Si/2C粉体,会产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与颗粒产物.添过量Si并不会促进机械合金化反应合成Ti3SiC2.添适量Al可消除硅化物,明显促进反应合成Ti3SiC2.采用3Ti/Si/2C/0.15A1粉体作原料时,颗粒产物中Ti3SiC2含量最高,为92.8wt%;而采用3Ti/Si/2C/0.20A1粉体作原料时,粉体产物中Ti3SiC2含量最高,为61.9wt%.