Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材的组织性能研究进展

Ti-6Al-4V钛合金具有密度低、高温下组织稳定、强度高的特点,被广泛应用于机翼翼梁、起落架支撑肋等航空工业关键零部件的制造。电弧熔丝增材技术研究始于20世纪80年代,该技术具有成型效率高、原材料利用率高、设备简单等优势。目前,学界对Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术开展了广泛研究并已取得一定成果。笔者综述了电弧熔丝增材制造技术的发展历史及研究热点,并整合了国内外Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术的最新研究及应用情况,对电弧熔丝增材制造Ti-6Al-4V合金的组织性能特性及调控工艺进行了总结与展望。     

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。     

N+离子注入Ti-4Al-2V合金的表面分析研究

作者采用3×1017/cm2和8×1017cm2两种注量对Ti-4Al-2V合金样品进行了N+离子注入,N离子能量75keV,在注入过程中样品温度控制在200℃以下.对注入前后的样品进行了X射线衍射(XRD)以及光电子能谱(XPS)分析.由XRD衍射谱表明,离子注入后有新相TiN和TiO2生成.由XPS宽程扫描谱表明,注入后样品表面主要为Ti,C,N和O.对Ti2p和N1s的XPS窄程扫描谱也证明,离子注入后致使合金近表面形成了TiN和TiO2.     

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.     

铝热还原制备Ti-6Al-4V合金的热力学和动力学

分别对Al-TiO₂,Al-V₂O₅,Al-V₂O₅-TiO₂及Al-V₂O₅-TiO₂-CaO体系的热力学和动力学进行了研究.结果表明:采用铝粉直接还原TiO₂,V₂O₅粉末制备Ti-6Al-4V合金是可行的.加入CaO会降低体系单位质量反应热,需要补热才能维持反应进行.Al还原TiO₂的反应在951℃发生,表观活化能E₁为166.47kJ/mol,反应级数n₁为0.3982;Al还原V₂O₅的反应在946℃发生,表观活化能E₂为392.72kJ/mol,反应级数n₂为1.0618.Al粉还原V₂O₅和TiO₂制备Ti-6Al-4V合金体系的反应在1019℃左右发生,表观活化能E₃为173.56kJ/mol,反应级数n₃为0.4722;加入CaO后,反应在979℃左右发生,体系表观活化能升高但反应级数降低.这四个体系均属于液-固反应体系.     

Ti-6Al-4V合金在快锻液压机上锻造工艺的计算分析

本文对Ti-6Al-4V合金在快锻液压机上锻造过程中的变形力及变形温度等工艺参数进行了计算;阐述了锻件在快锻液压机上镦粗及拔长过程中的温度变化及锻造回炉加热次数的计算方法,为锻造车间锻造工艺的确定和对锻造工艺更加深入的研究工作提供了参考。     

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.     

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.     

机场道面除冰液对3D打印的Ti-6Al-4V腐蚀研究

本文研究了电子束熔融(EBM)和激光选区熔化3D打印(SLM)技术制备的Ti-6Al-4V合金在机场道面除冰液—醋酸钾溶液中的电化学腐蚀行为,并与传统锻造Ti-6Al-4V合合金进行对比,通过电化学阻抗谱和极化曲线分析三种合金的抗腐蚀性能.研究结果表明,传统锻造Ti-6Al-4V合金的表面阻抗值更大,极化电阻更高,致钝电流密度更低,更易形成钝化膜,耐蚀性更强.而SLM-和EBM-Ti-6Al-4V合金阻抗值、极化电阻、致钝电流密度非常接近,抗腐蚀性能相似.     

钛合金 Ti-6Al-4V 电子束焊接接头的性能研究

本文研究了钛合金Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ真空电子束焊接接头的机械性能和金相组织结构。发现接头的冲击韧性不亚于母材，甚至高于母材。焊缝区和热影响区的硬度均高于母材，组织分别为１００％马氏体和部分马氏体，晶粒粗化现象与其它熔化焊方法相比轻微得多。     

基于摩擦和温度修正的Ti-6Al-4V钛合金热变形本构模型建立

Ti-6Al-4V是民航客机应用最广泛的中高强度钛合金, 在锻造领域, 数值模拟准确性依赖于高准确度的材料模型. 本工作基于热压缩模拟方法, 在不同变形温度（750、800、850、900和950 ℃）和应变速率（0.001、0.01、0.1、1和5 /s）下, 针对变形量为60%的Ti-6Al-4V合金, 考虑鼓度因素影响, 对真实应力-真实应变曲线进行了摩擦和温度修正, 并进一步构建了该工况条件下的本构模型. 对比实验结果, 修正后的流变应力值低于实际测量值, 且随着应变量和应变速率的提高、变形温度的降低, 二者之间的差值也逐渐增大. 本工作分别建立了Ti-6Al-4V双曲正弦式以及用Z参数表达的材料本构模型. 真实应力应变曲线的摩擦和温度修正对提高材料模型的准确性具有指导意义, 同时对提高数值模拟精度具有参考价值.     

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.     

硬质合金刀具和涂层刀具车削加工Ti-6Al—4V的性能研究

采用硬质合金刀具和硬质合金涂层刀具在低速和高速两种切削状态下进行Ti-6Al—4V的车削对比试验,通过对两种刀具的刀具寿命和刀具的磨损形貌进行观察分析,研究硬质合金刀具和涂层刀具在不同切削状态下的切削性能。