TC4钛合金压坯的吸氢行为

利用管式氢处理炉研究了TC4钛合金压坯的温度-平衡氢分压关系以及吸氢动力学行为,测定了吸氢速率常数和激活能,并分析了吸氢反应各个阶段的反应机理.结果表明,随着吸氢温度的升高,达到平衡所需要的时间缩短,吸氢后的平衡氢分压升高.在350℃吸氢时,反应机制分别是形核长大、幂函数定律和三维扩散.在400℃吸氢时,反应机制分别是幂函数定律和三维扩散.在450～750℃吸氢时,反应机制均是三维扩散.TC4钛合金压坯吸氢反应的激活能为14.55kJ·mol-1.     

Ti-6Al-4V合金置氢动力学与氢分布规律

通过Ti-6Al-4V合金750℃条件下的置氢实验,分析了置氢过程的动力学规律,利用光学金相显微镜和二次离子质谱仪研究了保温时间对氢分布的影响规律.结果显示,Ti-6Al-4V合金置氢动力学遵循二维扩散机制,满足Valensi方程g(α)=α+(1-α)ln(1-α),氢在试样径向方向的二维扩散是置氢反应的控制步骤.置氢保温时间大于60min时,氢压趋于稳定,氢在试样径向方向的二维扩散停止,试样中心的微观组织和氢离子强度与边缘的相一致,氢均匀分布于试样当中.     

置氢对TC4合金粉末物理性能和压制性能的影响

采用扫描电镜观察、粉末镶嵌试样、XRD和模压成形等方法,研究了置氢对TC4合金粉末颗粒形貌、表面状态、显微硬度、显微组织、相组成和压制性能等的影响.结果表明:置氢TC4粉末颗粒形貌为不规则状,粉末基本由亮相á相及暗相a相组成,颗粒显微组织呈片状、针状和板条状.随置氢量的增大,置氢TC4粉末显微硬度总体上趋于降低;á相逐渐减少,a相逐渐增多,置氢量达到0.32%(质量分数)时出现少量的针状á″相,置氢量为0.42%和0.46%时组织为明显的板条状(?氢化物);粉末的压缩性能逐渐变好,成形性能逐渐变差,置氢量0.46%的TC4粉末的压制性能最好.     

亚稳β型TB8钛合金置氢特性研究

文章采用高温气相充氢法对TB8钛合金进行常压置氢实验,以研究亚稳β型TB8钛合金的置氢特性,即氢气流速、置氢温度和置氢时间对置氢量的影响规律,并建立了相应的数学模型。结果表明,氢气流速越快,合金中氢的质量分数越高,最终达到饱和;置氢量随置氢温度的变化规律为先增加后降低,当达到峰值后遵从Sievert’s定律;随置氢时间的延长,置氢量逐渐增加,并最终趋于平衡。     

置氢TC4粉末模压成形-烧结后的组织性能

采用置氢TC4钛合金粉末室温模压成形+保护气氛下烧结工艺,研究了置氢TC4合金粉末模压成形-烧结后合金组织性能的变化规律.结果表明:随着置氢量的增加,置氢TC4合金粉末模压成形烧结体致密度基本呈现逐渐增高趋势,模压成形烧结体由魏氏体组织向双态的过渡状组织转化,模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的破碎和细化;烧结体退火后压缩屈服强度基本呈逐渐增大趋势,且烧结体真空退火后氢含量可达到安全状态,其中,置氢量0.42%(质量分数)TC4合金粉末烧结体致密效果好、综合力学性能高.     

置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响. 结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.     

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.     

多孔钛合金支架结构设计及其抗压强度分析

设计了5种不同孔隙结构的钛合金支架模型,利用金属3D打印技术完成了多孔钛合金支架实物模型的制造,并对设计和制造的多孔钛合金支架的微观孔隙特征及力学性能进行观测.结果表明:多孔钛合金支架微观结构的设计特征与制造特性存在一定的差异,但在可控范围以内;在相近孔隙率和相同支杆截面尺寸的条件下,不同单元体形成的三维孔隙结构对支架抗压强度的影响十分显著;倒V型结构支架的抗压强度与支杆的夹角和长度密切相关,其理论分析结果与实验结果一致.     

医用多孔钛合金表面改性技术研究进展

多孔钛合金拥有良好的力学性能,能够降低“应力屏蔽”效应,促进与组织的结合,但其功能化方面还存在不足。表面改性能够通过改造材料表面形貌或在材料表面负载功能成分等形式,赋予材料良好的成骨、抗菌及耐腐蚀、耐磨性等功能特性。区别于钛板/棒等致密钛材,多孔钛具有复杂的内部结构,因而,其改性多在流体（液体、气体）介质中进行以实现良好的包覆性。按照表面改性原理及作用成分性质分类,重点介绍了传统与新型医用多孔钛合金表面改性方法及效果,总结分析了不同方法间的优缺点及影响因素等,以期为医用多孔钛合金表面改性提供指导。     

TC4钛合金热镦加热方法

通过对ＴＣ４钛合金加热方法的研究，提出了接触电加热快速升温的方法，有效避免了空气污染，针对加工中经常出现的热裂，用有限元法了加热过程中的温度场和应力场，结果表明加热效果良好，并且通过实验验证了其可行性，为钛合金棒料热镦工艺的确定提供了理论和实验基础。     

射频等离子体制备球形Ti—6Al—4V粉末性能表征

以不规则形状的Ti—6Al—4V(TC4)粉末为原料,通过射频等离子体球化处理制备了球形TC4粉末,并研究了球化处理对粉末特性及加料速率对粉末球化率的影响.利用扫描电子显微镜、激光粒度分析和霍尔流速计分别对其粉末微观结构、粒度分布和粉体性能进行了测试和分析.结果表明:TC4粉末经等离子球化处理后得到表面光滑、球形度好及球化率可达到100%的球形粉末;球化处理后,粉末的松装密度、振实密度和粉末流动性得到明显改善,粒度略微增大;随着加料速率的增加,TC4粉的球化率逐渐降低.     

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.     

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.     

Ti-6Al-4V钛合金非比例多轴低周疲劳寿命预测

在MTS拉扭复合疲劳试验机上,采用扭转应变控制、非比例循环加载方式,依次按比例、圆形、矩形、正方形、椭圆形和菱形加载路径,对Ti-6Al-4V合金进行多轴拉扭低周疲劳寿命实验,将结果与等效应变法模型、能量法模型和临界面法模型的计算结果进行对比分析.结果表明,基于临界平面法模型的预测,对于Ti-6Al-4V合金多轴低周疲劳寿命估算具有较高的准确性.     

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。     

Deformation behavior and microstructural evolution during hot compression of an a+b Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si alloy

The effect of processing parameters on the flow response and microstructural evolution of the a+b titanium alloy Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si has been studied by conducting isothermal hot compressive tests at a strain rate of 0.01-10 s-1 at 860-1100°C. The true stress-true strain curves of the sample hot-compressed in the a+b phase region exhibit a peak stress followed by continuous flow softening, whereas in the b region, the flow stress attains a steady-state regime. At a strain rate of 10 s-1, the alloy exhibits plastic flow insta-bilities. According to the kinetic rate equation, the apparent activation energies are estimated to be about 674-705 kJ/mol in the a+b region and 308-335 kJ/mol in the b region, respectively. When deformed in the a+b region, the globularization process of the a colony structure occurs, and a dynamic recrystallized microstructures are observed to show bimodal. Dynamic recrystallization can take place in the b region irrespective of starting deformed structures.     

CL方程式在Ti—6Al—4V合金超塑性中的应用

采取不同的温度和应变速率对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的超塑性ｍ－δ曲线进行了测定，均属ｍＬ＝ｍｍａｘ型，并阐明了曲线的转化规律。对各形式曲线应用ＣＬ（剂勤）方程式进行了计算，获得了有关各式曲线的全部特征参数。     

Ti-11V-3Al-3Sn合金的热氧化行为

研究了Ti-11V-3Al-3Sn合金在热氧化处理中合金元素的氧化行为.采用扫描电镜、X射线衍射和电化学分析系统主要分析了转化膜形貌、物相和阳极极化曲线.结果表明,合金元素使转化膜形成复杂化.氧化前期转化膜呈明显的"胞状"形态,后期才逐渐长成平面状.膜内物相除了常见的钛氧化物外,还出现了钒氧化物以及Ti、V、Al间复杂的二元、三元金属化合物.热氧化处理后试样的阳极极化曲线有较宽的钝化区,自腐蚀电流减小到自然态的1 2以下;随着时间的延长和温度的升高,转化膜厚度增加.