置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律.结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高.随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高.     

置氢TC4合金粉末放电等离子烧结制件组织研究

采用置氢钛合金粉末放电等离子体烧结成形与钛合金热氢处理技术相结合的工艺路线制备合金,研究了置氢量及烧结温度对置氢TC4合金粉末成形后组织性能的影响规律。结果表明:随放电等离子烧结温度的升高和置氢量的增加,置氢TC4粉末放电等离子烧结体的密度均呈逐渐增高趋势,置氢量TC4钛合金粉末SPS烧结的显微组织由针状马氏体组织向板条状马氏体组织演变。置氢量0.01%TC4钛合金粉末SPS烧结的显微组织为等轴晶粒组织;当置氢量达到0.42%时,晶粒尺寸最细小,且晶粒内均出现明显马氏体,并且其烧结体的密度都为最大值。     

置氢TC21合金粉末压制方程研究

为建立置氢TC21钛合金粉末的压制性能评价体系,和置氢TC21合金粉末室温模压成形过程压制方程,测定了置氢TC21合金粉末外加压力、压坯密度及压坯强度与合金粉末置氢量的关系,将试验数据代入推导的置氢TC21钛合金粉末的压制方程之中,采用VB求解超限定方程组,计算出方程中所含的3个参数的值,并最终定量研究了这3个参数与置氢量的关系,确定了占主导地位的成形机制,最终得到了置氢TC21合金粉末压制性能及压制方程,从而为精确控制置氢钛合金粉末模压成形提供了依据。     

钛及钛合金粉末的注射成形

介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展、应用现状及制备工艺。指出了钛及钛合金粉末注射成形技术研究方向和扩大应用的途径是：①使用价格低廉的氢化脱氢粉和气体雾化粉混合得到的钛及钛合金粉作为注射成形的原料粉末；②开发新型高效的钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂体系；③优化混炼工艺；④优化注射条件参数以消除注射缺陷；⑤开发先进的脱脂工艺，使脱脂时间进一步缩短并减少脱脂缺陷，以降低成本；⑥研究钛及钛合金烧结工艺以及超小型零件的注射成形工艺，控制产品尺寸精度，提高产品性能。扩大产品的尺寸。     

齿科用钛合金粉末粒度对激光选区熔化工艺适用性研究

激光选区熔化(SLM)是一种在医疗领域应用越来越广泛的3D打印工艺,用SLM技术打印齿科钛合金粉末,可以制作出个性化且具有复杂结构的口腔医疗器械。为了研究粉末粒度对SLM工艺的成形适用性,本研究选择了齿科用Ti-6Al-4V合金粉末作为成形材料,通过不同目数的筛网对粉末进行分级,得到不同粒度范围的钛合金粉末。采用EOS M280设备分别成形不同粒度范围的粉末,并对成形过程和成形件表面质量进行对比分析,得出当粉末粒度范围为15~53μm时,熔道连续无缺陷,成形件表面光滑平整,有金属光泽。该粒度范围粉末成形件的内部孔洞很少,强度和塑性均优于铸造件。粒度范围为15~53μm的齿科用钛合金粉末适用于激光选区熔化工艺。     

世界海绵钛工业的现状及对我国未来发展的思考

介绍了目前世界海绵钛工业的现状,分析了传统的克劳尔法存在着生产工艺复杂、流程长、能耗高、效率低等特点。指出随着国内外钛及钛合金粉末制备技术的发展和成熟,粉末冶金作为钛及钛合金近净成形的手段之一,必将成为降低钛及钛合金成形件成本的重要方法。建议我国新建和扩建传统克劳尔法制取海绵钛项目应谨慎,要积极跟进金属钛提取新技术,加强钛及钛合金粉末成形工艺和成形设备的研究,使我国钛的提取技术和粉末冶金成形技术能够紧跟世界先进水平。     

成形气氛中氧含量对TC4钛合金激光快速成形工艺的影响

在惰性保护气氛中对TC4钛合金的激光快速成形进行了实验研究。研究结果表明,成形气氛中的氧含量,对成形工艺包括激光沉积工艺、成形表面质量、粉末利用率、熔覆层是否开裂等具有显著影响。氧含量严格控制在0.02%以下时,获得表面平整光洁、无裂纹等缺陷的TC4薄壁试样,粉末利用率达53%。     

置氢Ti65钛合金高温流变行为和热加工性能

Ti65钛合金具有优良的高温强度、热稳定性与抗蠕变性能，但其热成形温度高、变形抗力大。热氢处理作为一种钛合金高温增塑工艺，可以显著降低Ti65钛合金高温成形时的变形抗力，改善其热加工性能。为了研究置氢量对Ti65钛合金高温流变行为和热加工性能的影响，探究Ti65钛合金最佳置氢量和成形工艺窗口，对不同置氢量下的Ti65钛合金试样进行热压缩实验。结果表明，置氢Ti65钛合金在790～940℃温度范围内变形时，最佳置氢量(质量分数)为0.25%,与未置氢钛合金相比，峰值应力的降幅约为66.8%。基于真应力-真应变曲线数据，建立了0.25%置氢量时Ti65钛合金的Arrhenius本构方程，以及真应变为0.2、0.4和0.6条件下的热加工图。研究发现，Ti65钛合金在840～880℃、应变速率大于0.01 s^-1区域附近变形时，出现失稳现象，随着应变的增大，失稳区域收缩；而在790～840℃、应变速率为0.01～1 s^-1区域内变形时，具备良好的热加工性能。     

TC11钛合金粉末涡轮盘热等静压成形数值模拟研究

为了成形复杂结构的涡轮盘零件,采用粉末热等静压工艺(HIP),设计了粉末净成形和粉-固扩散连接成形两种方案,使用MSC.MARC软件,在Shima模型中嵌入TC11钛合金材料参数进行数值模拟研究。模拟结果显示:粉末净成形的模具变形是粉-固扩散连接成形的2倍左右;粉末净成形的粉末体在热等静压后,关键部位出现明显的密度梯度分布,相对密度较低,粉-固扩散连接成形的相对密度分布的均匀性优于粉末净成形,所以粉-固扩散连接成形方案优于粉末净成形方案。试验结果显示:热等静压工艺可以实现闭式涡轮盘的净成形。     

Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉床电子束3D打印分区熔化扫描成形工艺研究

以球形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉末为原料,开展了粉床电子束3D打印技术制备钛合金样品的工艺研究。通过分区成形工艺控制,在一次成形中完成多种熔化电流或多种扫描速度的并行实验,快速获得该合金粉末在不同熔化工艺下的成形样品。粉床电子束3D打印成形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金的最佳工艺参数为熔化电流20 m A,扫描速度800 mm/s。在该工艺条件下,加工出的钛合金样品致密度高、内部缺陷少、组织均匀。与传统实验方法相比,分区控制成形技术的研究效率提高150%,可大幅降低研发成本。     

冷喷涂制备钛及钛合金涂层研究进展

冷喷涂过程的低温特性决定了其适合制备氧化敏感性的 Ti 及 Ti 合金涂层,由于 Ti 金属的难变形性,使得很难得到高质量的冷喷涂涂层。 国内外学者对冷喷涂制备 Ti 及 Ti 合金涂层开展了初步研究工作。 文中在大量文献分析的基础上对冷喷涂制备 Ti 及 Ti 合金涂层组织调控手段进行了分类总结。 目前,对冷喷钛及钛合金涂层的调控手段主要集中在喷涂参数、粉末状态、基体状态和喷嘴等 4 个方面。 除此之外,一些新兴的技术如原位喷丸辅助技术、温喷涂技术也被证明是一种有效的增强难变形粒子变形的技术。 未来对冷喷涂 Ti 及 Ti 合金涂层的研究既要注重冷喷涂工艺本身,又要加强与其他加工技术的融合。     

发动机用钛合金部件精密铸造工艺的研究

对发动机用钛合金部件精密铸造工艺进行了研究,主要研究了蜡模的制备;低反应活性氧化物陶瓷型壳的制备;Ti-Al-Zr合金组织与性能。结果显示氧化物陶瓷型壳的性能,Ti-Al-Zr合金的组织与性能都达到了预期要求。     

Zr0.9Ti0.1V2合金循环吸放氢稳定性

研究了Zr0.9Ti0.1V2合金的循环吸放氢性能。合金在吸氢P-C-T曲线的特征区域内具有良好的循环吸氢稳定性,在P-C-T曲线的吸氢平台区（H/A为0.5左右）、吸氢形成氢化物初始阶段（H/A为1~1.2）、吸氢形成氢化物中间阶段（H/A为1.4左右）吸放氢循环测试中,每组循环内合金的吸氢量差别非常小,循环吸氢稳定性很好。经过70次吸氢循环后,合金的吸氢量可以恢复到1.957 (H/A),合金的粉碎程度很低,表明合金具有良好的循环吸氢能力     

Kinetics of Hydrogen Absorption for Ti33V20Cr47 Alloy Powder

研究了温度、初始压力、粒度对Ti33V20Cr47合金吸氢动力学性能的影响.研究发现,合金的吸氢过程控速环节为三维扩散,表观活化能为25.7±0.8 kJ/mol.合金的反应速度随温度的升高而加快.由于Ti33V20Cr47合金有2个吸氢平台,在1.5 MPa和2.5 MPa压力下比在3.5 MPa压力下更先完成吸氢.合金反应速度随合金粒度的增大而加快.原因是合金吸氢过程为放热过程,粒度越大,吸氢产生的热量越不容易耗散,温度越高,导致吸氢越快.     

Relationship among Microstructure, Defects and Performance of Ti60 Titanium Alloy Fabricated by Laser Solid Forming

研究了激光立体成形Ti60合金的缺陷及微观组织对于性能的影响。结果表明,激光功率对于激光成形试样的微观组织有明显的影响,大激光功率会形成魏氏组织,小功率则会形成网篮组织。魏氏组织的持久性能显著的低于网篮组织,其表现为脆性沿晶断裂,而网篮组织则为韧性断裂。同时冶金缺陷也会影响其持久性能。采用气雾化法制备的粉末(粉末B)作为成形粉末在成形过程中会形成气孔,而采用旋转电极法制备的粉末(粉末A)则无气孔产生。相较于无气孔的试样(采用粉末A制备的试样),当存在气孔(采用粉末B制备的试样)时其高温持久性能会由100 h降至25 h。     

不同氢含量Ti6Al4V合金的磨损性能研究

利用M-200型摩擦磨损试验机对不同氢含量的Ti6Al4V合金板材进行了摩擦磨损试验,研究氢含量对Ti6Al4V合金摩擦系数和磨损率的影响,并利用材料分析测试技术研究了合金磨损表面的形貌及成分变化,分析了合金的磨损机制。结果表明,氢使钛合金的摩擦系数降低,但是氢含量对Ti6Al4V合金摩擦系数的影响不明显。随氢含量的增加,钛合金的耐磨性能逐渐变差。随着氢含量的增加,钛合金的氧化磨损特征逐渐变弱,磨粒磨损所起的作用逐渐增强。     

Ti(CN)和V(CN)变质剂对铸造Al-Cu-Mn合金微观组织和力学性能的影响

研究了Ti(CN)和V(CN)变质剂对铸造Al-Cu-Mn合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,当添加量为0.02％时,变质剂Ti(CN)和V(CN)均能有效地细化铸造Al-Cu-Mn合金的基体晶粒并显著改善第二相A12Cu的形态与分布,从而提高铸造铝合金的综合力学性能.Ti(CN)和V(CN)变质剂对铝合金晶粒的细化是一种异质形核机制,并且由于V(CN)的粒径更细小,点阵常数与铝更接近,其变质效果比Ti(CN)更佳.     

钛合金冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

针对液态下化学性质相对活泼的钛合金,采用冷坩埚技术对电磁约束铸造工艺过程进行了试验研究,考察了工艺条件对成形坯件表面质量和内部组织的影响.结果表明:试样抽拉速度变化对表面质量和宏观组织的影响明显,加热功率虽然对组织变化影响不大,但对表面质量影响较为显著.通过优化工艺,可以获得既有较光滑铸造表面又具有一次定向凝固组织的钛合金铸件.讨论了铸造过程裂纹和组织缺陷的形成机理,获得到了表面光滑无裂纹,宏观组织为柱状晶的钛合金大尺寸圆坯.     

球磨改性处理对Ti0．9Zr0．1Mn1．5合金相结构及储氢性能的影响

系统研究了Ti0．9Zr0．1Mn1．5储氢合金经不同时间（t=0min，10min，30min，60min）球磨改性处理后对其相结构及储氢性能的影响。结构分析表明，Ti0．9Zr0．1Mn1．5合金在球磨改性处理前后均由单一的六方结构的C14型Laves相组成；随着球磨时间的延长，合金粉的平均粒度减小，并出现了部分团聚现象。储氢性能测试表明，铸态合金经4次吸放氢循环后活化，室温最大吸氢量和有效放氢量分别为209．3ml／g和157．6ml／g，放氢率为75．3％；随着球磨时间的延长，合金的活化性能得到改善，室温最大吸氢量和有效放氢量均先升后降，且都在球磨30min时达到相应最高值231．4ml／g和203．8ml／g，放氢率达到88．1％。由此可见，适当的球磨改性处理能有效地改善Ti0．9Zr0．1Mn1．5合金的综合储氢性能。     

Rapid Synthesis of V-4Cr-4Ti Alloy/Composite by Field Assisted Sintering Technique

The present investigation deals with synthesis and characterization of V-4Cr-4Ti composite/alloy from unmilled and mechanically alloyed powders. Starting powders were sintered by field assisted sintering technique with varying process parameters viz., temperature, holding time, etc. Both powder and sintered samples were subjected to microstructural and morphological characterization by using scanning electron microscopy and phase analysis was done with the help of X-ray diffraction. Field assisted sintering of unmilled and milled powders has resulted in V-4Cr-4Ti composite and single phase V-4Cr-4Ti alloy. Differential thermal analysis was performed in powder samples to identify the recovery and recrystallization regimes of starting powders. Activation energy of the starting powder was calculated by Kissinger analysis. Field assisted sintering of mechanically alloyed powders resulted in nanostructured single phase V-4Cr-4Ti alloy whereas sintering of unmilled powders resulted in V-4Cr-4Ti composite. X-ray diffraction analysis confirms nanostructured single phase V-4Cr-4Ti alloy after field assisted sintering of milled powders. For identical sintering condition, unmilled V-4Cr-4Ti powders have consumed 75% more current than milled powders. Role of particle size, shape and their distribution on the densification behavior of V-4Cr-4Ti powders are also discussed. Interstitial contamination in the sintered samples were studied using electron probe micro-analysis. Microhardness experiments were done on the sintered samples and their corresponding Hall-Pitch plots were deduced.