工艺参数对钛/瓷界面组织及性能的影响

应用扫描电镜、能谱、X射线衍射及电子拉伸试验机对钛/瓷界面的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,钛/瓷界面由钛表面氧化膜层和瓷与氧化膜层作用形成的反应层组成,烤瓷工艺参数直接影响钛/瓷界面结构、结合强度和断裂位置。烤瓷温度对钛/瓷界面结合强度影响较大,烤瓷温度为800℃、烤瓷时间为1 min时,钛/瓷界面三点弯曲结合强度为24.7MPa。随着烤瓷温度的提高和烤瓷时间的延长,钛表面氧化膜层和反应层变宽,最终影响钛/瓷界面的结合强度。     

预氧化处理对钛瓷冠界面结合影响的研究

分析研究了预氧化处理工艺对钛瓷冠修复体钛－瓷界面结合强度的影响．研究发现：与传统烤瓷修复工艺不同,预氧化处理对钛瓷结合强度无增强作用,且预氧化温度高于５００℃时对钛－瓷结合还会产生不利的影响．同时对我们研制的钛瓷材料进行了评价．     

铸造纯钛表面微弧氧化工艺研究

微弧氧化技术可以有效地改善钛合金的表面性能.实验以Na3PO4.12H2O为电解质对铸造纯钛进行微弧氧化.结果表明,不同电压的微弧氧化效果不同,铸造纯钛的微弧氧化的最佳工艺参数为电压275V,电解质浓度15g/L,时间15min.纯钛微弧氧化后表面为一层为致密和一层带有微孔的双层TiO2氧化膜,氧化膜是由于火花放电和排出气体形成的.     

纯钛切削过程氧化膜特性研究

切削纯钛时加工表面产生的氧化膜会影响其物理性质。为探究纯钛在切削过程中的氧化膜特性,对纯钛进行单因素切削试验,观察氧化膜的形貌特征,检测其物相组成,并基于密度泛函理论的第一性原理分析氧化膜的形成机理。研究结果表明：切削表面生成一层氧化膜,其主要由TiO₂构成,随着进给量增加,TiO₂的含量逐渐增多;氧化膜表面凸凹不平,波形图上相邻波峰和波谷之间的距离及高度差均随着进给量的增加而增大;切削表面产生严重塑性变形,塑性变形厚度随进给量增加而增大;纯钛发生高温氧化时,氧原子被钛原子吸附至加工表面,并与钛原子间发生电荷转移生成O—Ti共价键,其与钛原子的结合能力由表及里逐渐减弱。     

钛表面微弧氧化TiO_2/HA复合层的制备

为提高钛植入体材料的生物相容性,对钛表面进行微弧氧化处理,在钛表面生成了不同形貌的羟基磷灰石(HA).在氧化时间、频率和占空比一定,电解液中钙磷比为2时,通过对不同电压微弧氧化后钛表面的氧化层进行SEM、EDS、XRD、粗糙度和接触角检测,分析电压对氧化层的形貌、元素、物相组成、表面粗糙度和润湿性的影响;对不同电压、电流、电解液浓度微弧氧化的氧化层进行SEM观察,探究电压、电流和电解液浓度对HA的形成的影响;并探讨了HA的形成速率变化.结果表明:电压、电流和电解液浓度任意两个变量固定,另一变量增加到一定值均可在钛表面生成HA,且三者任一变量增加均可提高HA在氧化层表面的形成速率;电压增加可使表面粗糙度增加,并有效减小材料表面的接触角,提高材料的润湿性.     

氧化时间对钛合金微弧氧化膜层的影响

为增强钛合金的生物活性,选用磷酸盐为电解液的主配方,对钛合金进行微弧氧化表面处理,研究氧化时间对微弧氧化膜层的影响,其中包括氧化过程中电解液中钛离子浓度的变化,并借助XRD,SEM等手段对膜层进行物相及表面形貌的分析。结果表明:在微弧氧化过程中,钛合金基体中的钛离子溶解到电解液中;随着氧化时间的增加,电解液中的钛离子浓度也随之增加,氧化膜层为金红石和锐钛矿的混合晶相;但随着氧化时间的增加,氧化膜层中的金红石型晶相逐渐减少直至消失,表面形貌出现孔径不均匀,粗糙度变大等现象。     

镁合金表面处理新技术

镁及镁合金是一种极具发展潜力的轻质结构材料,但镁合金的耐蚀性较差,因此进行适当的表面处理以提高镁合金的耐蚀性能已成为目前研究的热点.镁合金表面强化处理新技术,主要有等离子微弧阳极氧化、加弧辉光等离子表面处理、离子束增强辅助沉积表面技术、化学转化膜、阳极氧化以及化学镀等表面处理方法.这些方法都具有各自的优点但也都存在一些不足,比如化学镀、阳极氧化、化学转化膜等表面涂膜均有涂镀层薄,结合强度低,容易剥落,膜层不致密,不均匀,处理液有污染等缺点;等离子微弧氧化虽能获得较厚结合较好的渗镀层,但镀层有表面疏松、表面粗糙等缺点;离子束增强辅助沉积表面技术虽然能在表面形成结合好的渗镀层,但设备昂贵,处理面积小,适用面小,产业化较困难.最后展望了镁合金表面处理的发展趋势.     

阳极氧化法制备铝合金表面梯度搪瓷涂层

采用阳极氧化和低温快烧技术制备高性能的铝合金表面梯度搪瓷涂层。将铝合金板材放入硫酸溶液中进行阳极氧化,用磷酸溶液阳极氧化膜进行扩孔,用搪瓷釉料进行涂搪和烧制,通过扫描电子显微镜、金相显微镜和机械性能测试将该试样与直接涂搪烧制的试样进行对比分析。结果表明:直接涂搪烧制的试样的瓷层表面出现了裂纹和气泡等内部缺陷,而通过阳极氧化过渡处理后,瓷层的致密度和光洁度较好,瓷层与基体的结合强度显著提高。       

激光重熔制备TA1表面Ni/Al复合抗高温氧化涂层

为了提高纯钛的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂和等离子喷涂方法在纯钛表面制备Ni/Al复合涂层.利用激光重熔使得Ni层与Al层发生冶金反应,对试件进行800℃×40 h连续氧化.根据生成的金属间化合物特征研究纯钛的高温抗氧化行为.结果表明,经过表面改性处理后Ni/Al复合涂层可以显著提高纯钛的高温抗氧化性能.在激光重熔过程中Ni/Al复合涂层中的Al发生熔化扩散并与Ni形成以Ni_2Al_3相为主的扩散层.在氧化过程中Ni/Al复合涂层表面形成连续且致密的α-Al_2O_3氧化膜与大量NiAl相,表面扩散层中的富铝相可为表面提供充足的Al元素,进而对纯钛基体提供有效的高温抗氧化保护作用.     

紫外线照射对纯钛表面氧化膜光学特性的影响

纯钛在空气中和氧化或中性水溶液中能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜,而具有优良耐腐蚀性能.采用椭偏仪研究了纯钛在大气中的氧化吸附行为以及紫外线照射对纯钛表面氧化膜光学特性的影响,结果表明:纯钛表面氧化吸附层厚度随着在大气中放置时间的延长而增加,tanΨ和cos△随膜层厚度增加而增大,而总折射率和总消光系数随膜层厚度增加而减小.紫外线照射2 h可以完全去除钛氧化膜表面所吸附的碳水化合物,起初tanΨ和cos△随着照射时间的延长而减小,总折射率和总消光系数随着照射时间的延长而增大,在2 h内并分别达到最小值和最大值.随着紫外线照射时间的进一步延长,tanΨ和cos△基本保持不变,而总折射率和总消光系数略有所降低.     

Ni-Cr合金烤瓷材料界面组织结构和力学性能

应用扫描电镜、能谱、X射线衍射及电子拉伸试验机对Ni-Cr合金与烤瓷材料的界面组织结构与力学性能进行了分析。结果表明:Ni-Cr合金烤瓷制作过程中产生残余应力和缺陷将导致瓷崩、瓷裂、剥离或脱落。烤瓷温度T对金-瓷界面剪切结合强度影响较大,T=990℃、保温时间t=1.0 min时,金-瓷界面剪切结合强度可达到37.52 MPa。在金-瓷界面处由于Ni-Cr合金与熔融的玻璃相烤瓷材料相互作用,形成新的化合物型界面,对提高金-瓷界面结合强度将起到非常重要的作用。     

航空用钛合金表面处理工艺参数优化

采用正交试验法对航空业最常用的钛合金Ti-6Al-4V表面阳极处理工艺参数优化进行了研究,得出的最佳工艺参数为:溶液浓度250 g/L,处理时间15 min,直流电压10 V,温度25℃.通过阳极化处理,在钛合金表面形成了一层褐色、致密、多孔的氧化层,增加了合金表面积,促进了胶接表面与胶层的机械咬合,增强了胶接强度.力学实验证明,胶接试样的剪切强度可达34.54 MPa.     

ZrO2陶瓷表面Cu-Ti复合渗镀研究

应用加弧辉光复合渗镀技术和自制Cu-Ti二元金属复合靶,对ZrO2陶瓷表面进行Cu-Ti复合渗镀。采用X射线能量色散谱分析（EDS）、扫描电子显微镜（SEM）面扫描、X射线衍射（XRD）、声发射划痕等试验方法对渗镀层的元素组成、成分分布、相组成、界面结合强度进行分析测试。结果表明渗镀层中存在Cu、Ti及Fe元素,各组分分布较为均匀,没有明显的成分偏聚现象;渗镀层由Cu2Ti、Cu2Ti4O、Ti8O15组成;渗镀层与陶瓷基体结合良好,在100 N最大载荷下未出现剥离和崩落现象。     

非金属材料激光连接工艺与接头性能研究进展

综述了玻璃、陶瓷、聚合物、块体金属玻璃(bulk metallic glass,BMG)等非金属之间及其与金属的激光连接工艺和接头性能的研究进展,分析了激光焊功率、焊接速度、离焦量和施加压力对接头性能的影响;对比了飞秒激光和纳秒激光对金属与玻璃接头剪切强度的影响;探究了玻璃与金属、陶瓷与金属以及陶瓷与聚合物的连接机理及其影响因素;通过添加过渡层,解决了高硼硅玻璃在可伐合金表面的开裂问题,在金属表面制备氧化膜,促进了界面结合,提高了接头性能,同时采用焊前预热和焊后缓冷热处理工艺有效降低了焊后应力,减少了裂纹的产生.     

通过Cu/Ti液相扩散反应进行Si_3N_4/Cu的连接

用 Ti粉作中间层在 12 73K直接进行 Si3 N4 / Cu的连接 .用四点弯曲方法测定了不同保温时间下的连接强度 ,并对连接界面进行了 SEM、EPMA和 XRD分析 .结果表明 :通过 Cu- Ti二元扩散促使液相与氮化硅发生界面反应 ,形成 Si3 N4 / Ti N/ Ti5Si3 Ti5Si4 / Cu3 Ti2 (Si) / Cu的梯度层界面 .接头弯曲强度随着保温时间的增加 ,先增后降 .微观分析表明 :Si3 N4 与 Ti的界面反应以及 Cu、Ti、Si的相互扩散决定了接头的力学性能     

Interfacial reaction mechanism of TiBw/Ti6Al4V composites and Inconel 718 alloys by GTAW heat transmission

A good joint of Ti Bw/Ti6Al4V composites and Inconel 718 alloys was obtained by Gas Tungsten Arc Welding(GTAW) heat transmission. The interfacial reaction mechanism of joint was investigated and analyzed in details. Owing to the heat input applied on the surface of Ti Bw/Ti6Al4V composites, a solid-state reaction layer appeared at the interface of Ti Bw/Ti6Al4 V composites to Inconel 718 alloys. The thickness of the reaction layer was obviously increased with increasing heat input.Developing of reaction layer mainly depended on the diffusion of elements of Ti and Ni through the interface during welding to form solid solutions and intermetallic compounds(IMCs). The reaction layer can be divided into Ti-rich zone(layer 2) and Nirich zone(layer 1). In Ni-rich zone, relatively coarse dendrites were the predominant, however, more brittle IMCs like Ti2Ni were found in the Ti-rich zone. Micro hardness of reaction layer was much higher than that of base metal. While a slight decrease of hardness was found between Ti-rich zone and Ni-rich zone due to the formation of TiNi.     

Enhancement in the response of Pb(Zr,Ti)O3/Terfenol-D/Metglas magnetoelectric laminate composites

The magnetic field response results on a five-layer structure given as Metglas /Terfenol-D/Pb(Zr,Ti)O₃/Terfenol-D/Metglas were reported. Due to its high permeability, Metglas can be incorporated as the third phase into conventional Pb(Zr,Ti)O₃/Terfenol-D laminates, which results in a stronger magnetoelectric(ME) response. The increase in Metglas thickness significantly influences the ME response as well. The ME voltage coefficient for a structure with a 150 μm thick Metglas layer on both sides of Terfenol-D/Pb(Zr,Ti)O₃ laminates at 1 kHz was found to be 1.2 V/cmOe at dc magnetic bias field of 590 Oe under an ac magnetic drive of 1 Oe, which was notably higher in comparison to similar structures with other different Metglas thickness.     

亚音速火焰喷涂钛／生物微晶玻璃涂层结构研究

采用亚音速火焰喷涂方法及涂层处理技术,以Ti6A14V为基体,喷涂钛-生物微晶玻璃,涂层经700℃晶化处理．采用TG—DSC、X射线衍射法（XRD）测试粉体相组成,金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）观察涂层显微结构．结果表明：亚音速火焰喷涂制备钛／生物微晶玻璃涂层表面存在大量孔洞结构,有利于骨组织的生长,提高种植体与骨组织间的结合强度．钛-生物微晶玻璃涂层结合紧密,未见明显裂纹,Ti—BG过渡层起到了缓解涂层应力、提高涂层的结合强度的作用．     

机械转动在机械能助渗铝技术中的作用

机械能助渗铝技术是通过机械能与热能相结合,可以明显降低渗铝的温度与保温时间的一种先进工艺方法. 研究结果表明：机械能助渗铝在600℃下保温3h可以得到100μm以上的渗铝层;机械能助渗铝过程中由于滚筒持续的机械转动增加了渗铝剂与试样表面之间、渗剂内各组分之间的接触几率. 颗粒与试样之间的摩擦能净化试样表面,增强表面活性,加快铝原子在试样表面的反应形核速率;由颗粒冲击而形成的大量晶体缺陷降低了扩散激活能,因此可以在较低温度下形成扩散层.