激光冲击强化对Ti6Al4V合金表面完整性和四点弯曲疲劳性能的影响

采用扫描电镜、显微硬度仪、X射线应力测量仪及透射电镜等对激光冲击强化Ti6Al4V合金的表面完整性进行了分析,采用MTS疲劳试验机测试了疲劳性能,并采用扫描电镜分析了疲劳断口,探讨了激光冲击强化机制。结果表明:经功率密度为15.9 GW/cm^2的激光处理后,其四点弯曲中值疲劳寿命较未处理试样提高了4.2~23.5倍;激光功率密度越大,试样的中值疲劳寿命越长。激光冲击强化表现出比喷丸强化更优的疲劳寿命增益效果。经激光冲击强化后,Ti6Al4V合金表面形成了深度为600~1400μm的残余压应力场,表面硬度比未强化区域提高了约10%,且亚表层内部的位错密度也有显著提高。     

喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能和表面完整性的影响

为了提高TB6钛合金零件的疲劳抗力,研究了喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能的影响,并采用白光干涉仪、X射线应力测量仪、显微硬度计及扫描电子显微镜等仪器对其表面完整性进行分析,探讨喷丸强化机制。结果表明:相比未处理的试样,喷丸处理试样的旋转弯曲疲劳寿命显著提高。喷丸强度对TB6钛合金的疲劳性能影响显著,随着喷丸强度的增加,残余压应力层和硬化层深度相应增大,对疲劳性能有利;而同时表面粗糙度也在增大,局部应力集中效应会抑制疲劳性能的改善。     

激光冲击强化对Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲劳性能的影响

研究了激光冲击强化处理对Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲劳性能的影响。采用表面粗糙度仪、显微硬度计和X射线衍射残余应力仪分别对激光冲击强化前后Ti-6Al-4V合金表面完整性进行了表征。在PQ-6旋转弯曲疲劳试验机上测试了经激光冲击强化处理的Ti-6Al-4V合金107周次条件下的疲劳极限,用扫描电镜分析了疲劳断口形貌,探讨激光冲击强化机制。结果表明,激光功率密度越大,表面粗糙度越小,表面残余压应力和表面硬度值越大,残余压应力层和硬化层深度越深;与原始试样相比,激光冲击强化试样的疲劳极限提高了33.3%,原因是激光冲击强化可以显著降低合金表面的粗糙度,改善合金的表面完整性,产生深层的残余压应力场和表面硬化层,将疲劳裂纹源由表层转移到次表层,有效地抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提升合金的疲劳抗力。     

钛合金激光冲击强化技术的研究与应用

激光冲击强化是一种新型表面强化技术,能够在材料表层产生残余压应力,提高结构件的疲劳强度、表面硬度,延长其疲劳寿命,在钛合金结构件中应用前景广阔。介绍了激光冲击强化的基本原理和特点,并结合国外研究现状,着重分析了我国钛合金激光冲击强化技术在工艺基础研究以及提高疲劳强度、改善焊缝应力状态、表面纳米化、强化孔结构、修复及再制造受损件等方面的研究现状,并指出了该技术在钛合金工程化应用方面需解决的关键问题。     

Ti—6Al—4V合金的激光表面变质处理

钛及其合金以其比强度、耐腐蚀和抗疲劳而为人们所称赞不已,其缺点则是抗磨损和抗擦伤能力都较低,从而限制了它们在摩擦零部件中的应用.目前,已有一些技术能够通过改变成分和显微组织来提高钛合金的表面硬度.诸如离于氮化、氮气氮化和盐浴氮化等传统的氮化技术都利用了作为氮扩散的结果而在表面层中形成TiN.TiN层的厚度是氮化温度、氮化时间和氮气压力的函     

激光冲击强化技术研究及其在钛合金中的应用

激光冲击强化（LSP）通过高功率（GW／cm2级）、短脉冲（ns级）强激光诱导的冲击波在金属材料表层引入残余压应力,从而抑制疲劳裂纹的萌生和发展,是一种新型的金属表面强化技术。阐述了激光诱导冲击波的机理以及残余应力场的形成。分析了激光冲击的影响因素,论述了激光冲击强化的特点及其在钛合金中的应用,展望了激光冲击强化的应用前景和发展。     

Ti—6Al—4V合金激光氮化前的预热研究

为了得到薄厚均匀并且无裂纹的氮化表面,人们对激光氮化条件进行了大量研究。虽然通过对基材预热和淡化氮气气氛,可以避免裂纹产生,但由于难以精确确定预热温度且不能保证得到均匀的熔深,因而对工件较大面积改性时不适用。通过考察裂纹产生的趋势、熔深、激光道能量与试样温度变化之间的关系,探索出了在纯Ar气氛下用精确的激光道数对试样进行预热,然后氮化的工艺方法,可获得厚度均匀且无裂纹的氮化层。l实验部分基材为Ti－6A14V合金。用带有旋转装置的5kw连续CO。激光器进行激光氯化工艺研究。激光能量为2kw,光束半径为1mm,旋转…     

喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响

主要研究TC11钛合金喷丸前后高周疲劳性能的改变情况,并对比研究了喷丸前后宏微观影响因素的变化。在疲劳试验前后采用X射线应力衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、超微小显微硬度计等分析研究了喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响,并结合升降法和成组实验法测试喷丸前后两种不同表面状态下TC11钛合金的高周疲劳性能,拟合成两种不同表面状态下的疲劳S-N曲线。疲劳试验结果表明喷丸后在表层形成明显的残余压应力场和喷丸硬化现象,将裂纹萌生驱赶至次表面,显著提高了TC11疲劳强度和寿命。经喷丸后TC11钛合金试样疲劳强度极限达到616.5 MPa,而未喷丸试样疲劳强度极限仅为448 MPa,与之相比喷丸后疲劳强度极限增加了168.5MPa,提升幅度达37.6%。喷丸不仅使得试样表面完整性更为良好,减少了表面应力集中区,还使得表层组织中α相分布的致密度增加。喷丸硬化致使表层显微硬度值发生变化,形成一个深度有近260μm的梯度分布层,表面硬度达到HV433,较未喷丸相比也有近HV50的提升。喷丸后疲劳源深度达到258μm,较未喷丸试样的38μm相比增加达220μm。     

激光冲击对TC17钛合金微结构和力学性能的影响

利用激光冲击强化工艺（Laser Shock Processing,LSP）对TC17钛合金板材进行单次冲击强化。TC17钛合金经激光冲击后得到了表层晶粒显著细化的梯度显微组织,最表面细化晶粒尺寸达到亚微米级（389 nm）。透射电子显微镜（TEM）照片显示微观组织细化机制为位错墙细分原始粗晶为位错胞亚结构,并最终转变为亚微米级等轴晶粒。晶粒细化造成的晶界强化效应以及变形组织内部高密度位错引起的位错强化效应是激光冲击后TC17钛合金表层硬度提高的原因。     

Ti6Al4V钛合金表面火焰喷焊WxC层耐磨性分析

采用“一步法”火焰喷焊法在Ti6Al4V钛合金上制备Ni60过渡层、WxC+Ni60强化层,喷焊层在氩气气氛中冷却,避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好,没有孔洞等缺陷;强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布,与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为1230HV,相比基材,硬度提高了3倍多;相比基材,摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si3N4对磨后,喷焊层无明显磨损,对磨副GCr15和Si3N4磨损严重,喷焊层表现出优异的耐磨性     

TC4-DT钛合金高周疲劳行为研究

对TC4-DT钛合金的高周疲劳性能及断口形貌进行了研究。结果表明：TC4-DT钛合金的S-Ⅳ曲线（应力比R=-1）不出现呈水平线的疲劳极限,10^7次不被破坏的条件疲劳极限为550MPa,置信度为95％;疲劳裂纹源均出现在试样的表面,疲劳裂纹扩展区较大说明材料具有较高的断裂韧度;疲劳裂纹扩展区由许多解理小刻面组成,解理面上可见疲劳条带及二次裂纹,以解理断裂为主;断裂区断口表面由许多互相连接的凹坑所组成,主要表现为韧窝断裂。     

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。     

加工及热处理对Ti5Zr6Mol5Nb钛合金组织和性能的影响

以新型近β型医用钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb（TLE）铸锭为实验原料,通过开坯、锻造、轧制、热处理等多道工序制成板材和棒材。分析了不同加工工艺及热处理制度对合金组织与性能的影响。结果表明：TLE合金具有较高的强度、较低的弹性模量、优良的塑韧性与疲劳性能,冷热加工性能好;合金经过适当的固溶与时效处理后可获得良好的综合力学性能匹配,特别适合充当外科植入物材料使用。     

Ti6Al4V合金表面火焰喷焊W_xC涂层耐磨性分析

采用"一步法"火焰喷焊技术在Ti6Al4V合金表面制备出由Ni60过渡层和W_xC+Ni60强化层组成的喷焊层。喷焊层在氩气气氛中冷却,避免了涂层的氧化。过渡层与基体结合良好,没有孔洞等缺陷;强化层中碳化钨颗粒呈弥散分布,与过渡层界面处存在大量的孔洞。喷焊层硬度为12. 3 GPa,相比基材,硬度提高了近3倍,摩擦系数降低60%以上。喷焊层与GCr15和Si_3N_4对磨后,对磨副GCr15和Si_3N_4磨损严重,而喷焊层无明显磨损,表现出优异的耐磨性。     

TC4-DT钛合金疲劳长裂纹扩展速率的数学描述方程

针对经准β热处理获得的片层组织TC4-DT钛合金的疲劳长裂纹扩展速率实验结果,通过数值分析和线性回归拟合,推导了Paris方程、Forman方程和Elber方程的数学表达式,并对拟合结果的相关系数和误差进行了分析,对比了3种数学方程对片层组织TC4-DT钛合金疲劳长裂纹扩展速率的拟合精度。在此基础上,对已有模型进行优化和修正,提出了F-E分段方程。该方程以片层组织TC4-DT钛合金裂纹扩展速率曲线上转折点对应的应力强度因子幅ΔKt为分界点,分别对实验数据进行数值分析和线性回归拟合,具有较高的拟合精度。     

TC4合金基体上激光熔敷钛、铝、二氧化硅碳粉末的显微组织

Laser cladding experiment of Ti + Al + SiO2 + C was carried out on Ti6Al4V alloy substrate, thenthe microstructure of the clad layer was analyzed with SEM and its Anti - oxidation function was discussed.Analyses microstructure show that the clad coating can be divided into three zones along the depth direction:clad, binding and heat - affected zones. Ti5Si3 in the clad zone exists in the form of fine dendrites, TiAl matrix filling among Ti5Si3 dendrites plays a role of connecting the Ti5Si3 with the TiAl3 and transferring load,so the clad coating has been strengthened obviously.     

Microstructure of laser clad Ti ＋ Al ＋ SiO2 ＋ C powders on Ti6Al4V alloy

Laser cladding experiment of Ti ＋ Al ＋ SiO2 ＋ C was carried out on Ti6Al4V alloy substrate, then the micmstructure of the clad layer was analyzed with SEM and its Anti - oxidation function was discussed. Analyses microstructure show that the clad coating can be divided into three zones along the depth direction： clad, binding and heat -affected zones. Ti5Si3 in the clad zone exists in the form of fine dendrites, TiAI matrix filling among Ti5Si3 dendrites plays a role of connecting the Ti5Si3 with the TiAl3 and transferring load, so the clad coating has been strengthened obviously.     

不同送粉速度对TC4钛合金表面激光熔覆的影响

采用光纤激光对TC4钛合金表面进行熔覆改性,研究送粉速度对熔覆工艺过程和熔覆层性能的影响.采用高速摄像机拍摄了加热粉末在空间的分布形貌,采用光学显微镜观察了熔覆层横截面形貌,采用EDS分析了熔覆层的氮含量分布,并测量了熔覆层横截面的显微硬度.实验表明,送粉速度较小时,粉末吸收少量激光能量,熔池较大,熔覆层宽而浅;送粉速...