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。     

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.     

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.     

多级深度还原法制备Ti6Al4V粉体中镁热自蔓延产物浸出动力学

对多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体过程中的镁热自蔓延产物的浸出过程进行了研究,探究了原料粒度、浸出温度和盐酸浓度对浸出过程的影响.结果表明,温度和盐酸浓度对Ti的浸出率有很大的影响.Mg浸出反应的表观活化能为47.38 kJ/mol,反应级数为0.22.Ti浸出反应的表观活化能为103.4 kJ/mol,反应级数为1.142.最终选择D₅₀为59.4μm的镁热自蔓延产物作为原料,采用30℃的浸出温度和1 mol/L的盐酸作为浸出条件.经过180 min的浸出可将镁热自蔓延产物中的Mg去除92.1%,钛的损失率为17.5%.     

Ti-6Al-4V合金等径转角挤压有限元分析

运用点迹跟踪法对Ti-6Al-4V合金进行600℃等温条件下的等径转角挤压有限元模拟,探讨其跟踪点的等效应力、等效应变及温度场,分析挤压速度和摩擦系数对挤压过程的影响.结果表明:试样越靠近模具内角点部位的应变率带越狭窄,变形时间越短,则应变率越高;靠近模具内角点或外弧线处的变形过程不稳定且出现振荡;在挤压过程中,因塑性变形热使得试样内部温度急剧升高,最高升幅达100℃以上,对挤压有利且至关重要;在挤压模具转角处,速度和摩擦热对试样的应力场和温度场的核心区域分布影响显著.     

注入电压对Ti6A14V合金离子注氧层结构的影响

采用等离子体基氧离子注入技术对Ti6A14V合金进行表面处理。注入电压选取-30和-50kV。注入层的结构用X射线光电子能谱、小掠射角X射线衍射、Raman光谱进行表征。注入样品在注氧层中均形成了以TiO_2为主的键结构,-30kV低电压注入样品的注氧层中TiO_2为非晶态,经过500℃真空退火后,TiO_2结晶形成金红石。而-50kV高注入电压则可在注氧层中直接形成粒径为nm的金红石。     

Ti6Al4V—DLC系梯度材料的设计

为了提高钛合金（Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）基体和类金刚石薄膜（ＤＬＣ）之间的附着强度,采用有限元分析法对ＴｉＡｌ４Ｖ－ＤＬＣ系生物梯度材料进行了热应力缓和设计,对不同参数对热应力分布的影响进行了分析,计算结果表明对Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ－ＤＬＣ系生物梯度材料,最优热应力缓和参数如下：体积分布系数 ｎ＝ １． ８;梯度层层数 Ｎ＝ １０．     

硬脂酸改性处理TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究

在Ti₆Al₄V合金微弧氧化膜层上采用硬脂酸改性处理实现了陶瓷膜层的疏水化转变,显著提高了钛合金的耐蚀性能。利用接触角测试仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对膜层的润湿性、稳定性、微观结构和化学组成进行了分析,并通过动电位极化曲线和电化学阻抗分析了其腐蚀行为。结果表明,改性处理得到的疏水微弧氧化膜层试样能有效修复微弧氧化膜层缺陷,提高钛合金的耐蚀性能,说明硬脂酸改性处理与微弧氧化技术相结合有助于拓宽微弧氧化技术在钛合金上的应用。     

Ni_3Si涂层对Ti_6Al_4V合金抗NaCl/O_2/H_2O(g)协同腐蚀性能的影响

研究了磁控溅射法制备的Ni3Si涂层对Ti6Al4V合金在600℃下,抗NaCl/氧气/水蒸气协同腐蚀性能的影响.结果表明,在材料遭受腐蚀的过程中,Ni3Si涂层有效地改善了Ti6Al4V合金抗NaCl/氧气/水蒸气综合腐蚀的能力;而无涂层试样遭受了严重的腐蚀,不仅发生了内氧化,而且有大量的腐蚀产物脱落.利用带能谱的扫描电镜、X射线衍射、电子探针和表面光电子能谱对样品的腐蚀行为进行了分析,并讨论了涂层抗腐蚀的机理.     

提高Ti6Al4V耐磨性的热氧化工艺

针对钛合金具有耐磨性差等缺点,提出了钛合金热氧化处理工艺.选择Ti6Al4V合金在850℃下进行氧化/真空扩散处理,同时作为对比进行了长时间的直接氧化处理.研究结果表明:氧化时间和真空扩散是影响氧化层性质的关键因素,氧化时间达90 min时氧化层的致密性遭到破坏,氧化780 min时氧化层自动剥落;经过真空扩散处理可促进氧向基体内扩散,从而使氧化层中的TiO2转变为TiO,同时氧渗入基体中强化了表面层,二者共同作用改善了钛合金表面的摩擦性能,提高了钛合金的耐磨性;试样在850℃氧化45 min然后真空扩散12 h后,其强化层达到约200μm,且耐磨能力最强.     

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.     

金属切削过程有限元分析的国内外发展现状

近些年来,随着计算机硬件和软件技术的快速发展,有限元法(FEM)已经成为金属切削过程仿真的有效工具.本文着重介绍了金属切削过程有限元分析的国内外发展状况,系统地分析了二维金属切削过程、三维金属切削过程有限元分析中存在的若干问题.     

钛合金棒材成形过程的有限元分析与试验研究

采用 MSC.Marc 三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件和接触分析技术,对Φ7.5 mm 的钛合金棒材四机架连轧过程进行了有限元仿真.对轧件的宽展、应力分布、轧制力、轧制力矩进行了分析,并在模拟的基础上进行了试验验证.试验表明:本次轧制钛合金棒材所制订的试验方案是合理的.模拟与试验相结合,为产品工艺设计提供了科学依据,以达到减少试验次数,降低试验成本的目的.     

医用钛合金Ti-6Al-4V切削参数优化试验研究

以医用钛合金Ti-6Al-4V车削加工性为研究目的,以提高切削刀具的耐用度作为研究目标,在分析医用钛合金Ti6Al-4V材料特性的基础上,从刀具材料、刀具几何参数、切削用量等方面进行了试验研究,实现了切削刀具的合理选用及切削用量的优化选择,为实现切削参数的在线优化奠定基础.     

铜冷却壁的有限元分析

对目前3种较为常见的高炉铜冷却壁:轧铜冷却壁、铸铜件内埋铜管冷却壁、铸铜件内埋钢管冷却壁进行三维建模,并利用有限元软件分别对3种铜冷却壁进行了传热分析和热应力分析,通过分析数据表明:从温度场结果来看,轧铜冷却壁的冷却效果最好,埋铜冷却壁冷却效果和轧铜冷却壁接近,埋钢管冷却壁的冷却效果最差。从热应力场的分析结果看,轧铜冷却壁和埋铜冷却壁的性能差别不大,埋钢管冷却壁受到的热应力最小。     

振动切削中应力波传播的有限元分析

通过有限元分析验证了在振动切削时冲击载荷的作用极大的影响着切屑的形成,刀具与切屑的冲击作用使得切削加工区域的应力波不断产生并传播,正是应力波的反复作用使得切削区内的金属疲劳不断产生微裂纹和裂纹.从而表明了振动切削加工方法有利于微裂纹的萌生与扩展,并降低了刀-屑间的摩擦,使切削力降低,加工精度提高.