Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

采用激光合金化技术在Ti6Al4V合金基体表面制备了厚度约为120 μm均匀致密连续的Ti-Cu合金层,分析了合金层的元素分布和显微组织结构。结果表明,Ti-Cu合金层中Cu元素随着合金层深度呈梯度分布,在靠近Ti-Cu合金层表面的区域主要是柱状晶夹杂着少量的块状晶,中上部区域主要是生长取向各异且较粗的不发达枝状晶和部分胞状晶,中下部区域主要是生长取向各异的胞状晶,合金层与基材的界面处主要以细小的平面晶为主。合金化层中Cu元素和Ti元素除了形成固溶体外,还形成了Ti₂Cu、Ti₃Cu和Cu₃Al₄等金属间化合物,同时还形成了Cu₃TiO₄和Al₂TiO₅等金属陶瓷相。     

医用Ti6Al4V合金表面改性研究进展

Ti6Al4V合金因具有优异的力学性能和良好的生物相容性而被广泛应用于人体硬组织替代物和修复物领域。由于合金本身耐摩擦磨损性差,不具备生物活性等缺点,因此对Ti6Al4V合金进行表面改性具有重要意义。本文介绍对Ti6Al4V合金进行改性的有效方法,综述了其表面改性的研究进展,展望了表面改性的发展趋势。     

氢对Ti—6Al—4V合金的高温增塑作用

测定了各种氢含量对Ti-6Al-4V合金的流变应力(σ),应变速率敏感指数(m)和延伸率(δ)的影响,并对其微观结构进行了观察研究。结果表明,适量的氢对该合金在800—860℃范围内具有减少流变应力和降低超塑温度以及增加塑性的作用。     

Ti6Al4V合金高频感应硬质氧化膜的制备

对在氧气中用高频感应氧化技术在Ti6Al4V合金表面生成氧化膜进行了研究,并测试及分析了不同处理温度和氧化时间对氧化膜生长速度,显微硬度的影响,研究表明,在800～950℃的温度范围内,膜层的厚度和显微硬度均随着处理温度的升高和氧化时间的延长而增加.     

Ti6Al4V合金渗镀Cr-Mo表面改性层组织结构及其耐磨特性研究

采用双层辉光离子渗技术在Ti6Al4V合金表面进行多元合金化,形成均匀致密的Cr-Mo合金渗层.通过GDOES、XRD等手段标定表层成分和相结构,借助显微硬度计和球盘磨损仪测试合金渗层的性能.结果表明:合金渗层中合金化元素Cr与Mo呈梯度分布,主要由化合物Cr_(1.93)Ti_(1.07)、Cr_2Ti、Cr_2Ti_4O_(11)等相构成;改性的Ti6Al4V合金表面硬度有较大程度的提高,抗磨损性能明显改善.     

低频振动对Ti6Al4V合金摩擦因数的影响

通过对Ti6Al4V合金在高频往复磨损试验装置上进行低频摩擦性能试验.分别进行了不同频率、不同振幅和不同法向栽荷下的摩擦性能试验,并给出了各种情况下的摩擦因数曲线.通过试验可知,随着振幅的增加摩檫因数随着增加;随着法向载荷的增加.摩擦因数降低;在振幅为1 mm和2rain下,摩擦因数随着振动频率的增加先增加后减小;在振...     

无坩埚熔炼气雾化技术制备Ti6Al4V粉末

本论文采用自主研发设计的无坩埚熔炼气雾化设备制备适用于金属增材制造的球形Ti6Al4V粉末。通过调节进料速度与雾化压力,45μm以下的粉末收得率可达35 wt.%,高于旋转电极制粉的收的率（~10 wt.%）通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和金相显微镜（OM）表征粉末显微结构与组织。结果表明制备的Ti6Al4V粉末具有良好的球形度和表面光滑,良好的流动性和较高的松装密度使其可用于金属增材制造与注射成型等。由于雾化过程中粉末的冷却速度为 104-108 K/s,粉末中的β相在冷却过程中转变为针状α′ 相。     

Ti6Al4V合金显微组织对超声声速的影响

通过对Ti6Al4V合金棒材在β相区、α+β两相区热处理后的显微组织观察和纵向超声声速值测量、分析,研究了合金显微组织对超声声速的影响。结果表明,Ti6Al4V合金在相变点以上加热,随着冷速的降低,次生α析出长大为粗大片层状,声速值也随之提高;在相变点以下加热,组织中的初生α相含量对超声声速值的影响不明显,次生相的形貌对超声波声速起决定作用,其中规则片层次生α 相的析出有利于超声声速值的提高。     

Nb表面合金化对Ti6Al4V腐蚀行为的影响

采用失重法和电化学扫描法研究了等离子表面合金化技术在Ti6Al4V（TC4）合金表面形成的Ti-Nb合金层及基体材料的腐蚀行为,分析了Nb的渗入对Ti 6Al4V耐蚀性的影响.失重法研究表明：在10%H2SO4和10%HCl溶液中Ti-Nb合金层较基体耐蚀性提高,在10%NaCl溶液中无明显变化;电化学腐蚀研究表明,在5%H2SO4、5%HCl、3.5%NaCl溶液中,Ti-Nb合金层耐蚀性较基体均有不同程度的提高.     

真空退火对Ti6Al4V合金离子注氧层表面形貌和结构的影响

采用等离子体基氧离子注入技术对Ti6Al4V合金进行表面处理.注入电压选取- 50 kV,注入剂量为4.5×1017 ions/cm2.氧离子注入后对注入样品进行不同温度的真空退火处理.真空退火后,样品表面形貌发生显著变化.随着退火温度增加,先后出现点状、条状缺陷和浅白色块状区.500℃真空退火后样品表面粗糙度变化不大,600℃真空退火后样品表面粗糙度急剧增加.真空退火导致注氧层中氧流失,并且不能在注氧层中析出结晶相.     

Cold Sprayability of Mixed Commercial Purity Ti Plus Ti6Al4V Metal Powders

In the present work, metallic composite coatings of commercial purity Ti plus Ti6Al4V were produced by cold spraying to explore the effect of mixing on porosity and mechanical properties of the coatings. The coatings were deposited using N₂ gas at 800 °C and 4 MPa pressure on 1020 steel substrate. Coating characteristics were studied by examining porosity percentages and Vickers’s hardness. The microstructure was examined using optical and electron microscopy techniques. It was observed that mixing metal powders can lead to improvements in cold sprayability, specifically decreases in the porosity of the ‘matrix’ powder. It is shown that a critical addition can significantly influence porosity, but above this critical level, there is a little change in porosity. Hardness differences between the two powders are considered to be the first-order influence, but differences in particle sizes and morphology may also be contributing factors.     

Ti6Al4V表面TiN/Ti复合膜的制备及摩擦学性能研究

采用直流磁控溅射法在Ti6Al4V表面制备TiN/Ti复合膜。分别用FESEM、GDEOS和XRD分析薄膜表面的成分及相结构;利用划痕仪分析膜基结合强度;通过球盘磨损机和轮廓仪测试磨痕形貌和磨损体积,评价膜层的摩擦学性能。结果表明,TiN/Ti复合膜表面致密光滑,呈金黄色金属光泽;膜基结合强度大于100 N;表面镀有TiN/Ti复合膜的Ti6Al4V合金虽没有减磨作用,但提高了耐磨性。     

水基凝胶注Ti-6Al-4V合金坯体

将凝胶注模工艺应用于金属Ti6Al4V合金粉末的成形,研究了高固相含量的Ti6Al4V合金粉末的料浆的制备,比较了金属浆料与陶瓷浆料的不同。结果表明粉末的颗粒形状是影响浆料固相含量的重要因素,浆料的固相含量随分散剂的增加而增加。最后制备出了固相含量为54%(体积分数,下同)的钛合金粉末浆料和形状复杂的坯体。坯体的抗弯强度随气雾化(GA)Ti6Al4V含量增加先增大后减小,随着坯体的固相含量增大而减小。当GA-Ti6Al4V含量为80%,固相含量为50%时生坯抗弯强度最大,为18.5 MPa。     

Ti6Al7Nb和Ti6Al4V合金的热氧化行为

在600～900℃温度下,0.5～72 h时间范围内空气气氛下对Ti6Al7Nb进行热氧化,根据增重曲线计算其氧化动力学规律,利用XRD、XPS分析表面氧化层的相组成、成分和价态,并以Ti6Al4V合金做为比照.结果表明,Ti6Al7Nb合金较Ti6Al4V合金抗氧化能力更强.同等氧化条件下,Ti6Al7Nb合金的氧化速率常数(k)更小.对短时间(1 h)氧化的样品的表面分析显示:各合金元素均以最高价态或稳定价态存在,其中Al和V被富集,而Nb则贫化;另外,Ti6Al7Nb合金和Ti6Al4V合金氧化层主要由金红石型TiO2(R-TiO2)组成,Al2O3相仅出现在900 ℃Ti6Al4V合金样品中.     

射频等离子体方法制备球形化TC4 (Ti6Al4V)合金粉末

本文通过射频等离子方法制备了高度球形化的TC4(Ti6Al4V)合金粉末。主要探究仪器送粉喷嘴高度、产生等离子体的功率、反应室的压力、原料粉体的粒径分布、送粉速率以及载气的气流速率等对于粉体球化率的影响,通过调节上述因素形成对比实验并得到不同实验条件下的球化粉体。通过SEM图像可观察粉体的形貌变化并计算比较粉体的球化率,通过XRD图可知球化前后粉体相结构不发生变化,观察球化粉末横截面可知粉末为实心球体且表面光滑,同时可发现球化后粉末流动性明显提高,松装密度大,粒径分布窄,适合3D打印等应用技术对于合金粉体的要求。实验中,调节送粉喷嘴高度为12.5cm,反应室压力为14.7psia,送粉速率为1.742g／min,产生等离子气的功率为27.2kW且控制原料粉体的平均粒径在38～63微米时可使得球化率达到99%,明显高于其他球化粉末制备方法。     

Ti6Al4V合金吸氢行为研究

研究了Ti6Al4V合金在不同置氢温度、保温时间和氢压下的吸氢行为,利用光学显微镜研究了氢在钛合金中的分布规律。研究结果表明,Ti6Al4V合金的氢含量是由置氢温度、保温时间和氢压来控制的。随着置氢温度的升高,氢含量先增加后降低。随着氢压的增加,氢含量直线增加。钛合金的吸氢过程实质上是氢的扩散过程,随着保温时间的增加,合金中的氢分布逐渐趋于一致。     

Ti6Al4V合金渗氢氢化组织及氢脆机制的研究

利用XRD，TEM研究了渗氢后Ti6Al4V合金的组织变化。在渗氢0．302％(质量分数，下同)及0．490％的试样中发现了面心立方的氢化物巧和大量的斜方结构的马氏体α”。提出了1种基于扩散的由βH共析转变生成α及fcc结构的片状氢化物δ的机制，并指出氢的引入可能诱发马氏体转变。在室温拉伸试验中发现在氢含量不高于0．102%时不发生氢致脆化。氢化物δ和马氏体α″在Ti6Al4V合金的氢脆中起主要作用，氢化物δ既有利于裂纹的萌生又有利于裂纹的扩展，而马氏体α″对裂纹的扩展具有重要的作用，二者共同促进了Ti6Al4V合金的室温高氢含量氢脆。     

Microstructures of Components Synthesized via Electron Beam Selective Melting Using Blended Pre-Alloyed Powders of Ti6Al4V and Ti45Al7Nb

研究了电子束快速成形TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末的特点,得到了成分均匀的Ti22Al3.5Nb2V合金。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针等手段,研究了成形试样的内部组织,并测试了不同组织区域的显微硬度。结果表明：TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末在电子束成形后,成分均匀,组织具有沉积态特征,包括板条马氏体区和α2+β两相区,板条马氏体区位于成形零件顶部10个熔覆层厚度,在成形过程中,受再热循环的影响,已凝固形成的马氏体不断分解形成α2+β两相区,α2为短棒状,β分布于α2相之间,在成形件底部,部分α2相发生等轴化。显微硬度测试结果显示,马氏体区硬度明显高于α2+β两相区。拉伸结果显示,抗拉伸强度为1214.3 MPa,延伸率达到18%。     

Analysis of ultrasonic-assisted drilling of Ti6Al4V

In this study ultrasonic vibration was applied on the drilling of Ti6Al4V workpiece samples. Several parameters of ultrasonic-assisted drilling were monitored, including feed force, chip formation by means of high-speed imaging, and temperature measurement on the drill tip by means of infrared radiation thermometry. Ultrasonic assistance offered lower feed force and higher process temperatures as compared to conventional drilling. It has also shown higher force reductions and higher temperature increments when vibration amplitude was increased.     

Laser welding of Ti6Al4V titanium alloys

The high strength to weight ratio and excellent corrosion resistance of titanium alloys allow diverse application in various fields including the medical and aerospace industry. Several techniques have been considered to achieve reliable welds with minimum distortion for the fabrication of components in these industries. Of these techniques, laser welding can provide a significant benefit for the welding of titanium alloys because of its precision and rapid processing capability. For pulse mode Nd:YAG laser welding, pulse shape, energy, duration, repetition rate and peak power are the most important parameters that influence directly or synergistically the quality of pulsed seam welds. In this study, experimental work involved examination of the welding parameters for joining a 3-mm thick titanium alloy using the Lumonics JK760TR Nd:YAG pulsed laser. It has been determined that the ratio between the pulse energy and pulse duration is the most important parameter in defining the penetration depth. Also it has been observed the variation of pulse duration at constant peak power has no influence on the penetration depth. Consequently, to increase the penetration depth during welding, the role of the laser parameters such as pulse energy and duration and peak power have been investigated to join 3 mm thick Ti6Al4V.