钛及钛合金表面特殊污染层的观察方法——氟化氢氨溶液腐蚀金相观察法

分析了钛及钛合金中特殊污染层的产生原因,详细介绍了用氟化氢氨溶液腐蚀金相法观察检测特殊污染层的方法和步骤。结果表明,氟化氢氨溶液腐蚀金相法观察钛及钛合金的特殊污染层是一种有效、直观、经济和值得推广的方法。     

TC4钛合金表面α污染层及金相检测方法

在叙述钛合金表面α污染层对材料性能严重危害以及金相法检测α污染层比其它方法优越的基础上，详细介绍了金相的检测方法，用庐方法不仅检测出了TC4钛合金表面的单机α污染层和富α相污染层，而且检测出了厚度小于10μm的特殊α污染层，并对不同α污染层的形成及其特征进行了探讨。     

在光的干涉作用下钛及其合金的彩色薄膜

本工作按常规方法将工业纯钛(TA2)、α-钛合金(TA7)和α+β两相钛合金(TC4)制成金相试样后,在其表面进行成膜试验。所成的膜在光的干涉作用下产生彩色效应。 文中详细介绍了在金相试样表面生成的三种薄膜:氧化膜、沉淀膜和附加膜的试验方法和试验条件,在金相显微镜上用明场观察了其彩色效应,并摄制了彩色照片予以说明。最后,对试验结果进行了比较和讨论。     

酸洗对ZTA15钛合金表面污染层及化学成分的影响

利用熔模精密铸造技术制备了ZTA15钛合金试棒。采用金相法观察和测定表面污染层厚度，制定酸洗量。酸洗前后，使用2点直径测量法和金相法确定污染层去除情况；酸洗后进行真空退火，从3种状态试棒表面取样进行化学成分试验，检测氢、氧含量的变化情况，研究了酸洗对ZTA15钛合金表面污染层及化学成分的影响。结果表明，ZTA15钛合金表面污染层厚度为0.1～0.2 mm，当酸洗液中氢氟酸、硝酸和热水按照30%∶30%∶40%的质量比配制、温度40～60℃、酸洗时间60 min以内、酸洗量0.25 mm±0.05 mm时，可以彻底去除硬度高、塑性低的α污染层，避免在后续变形或受力时导致脆化或产生裂纹，提高其使用性能。ZTA15钛合金酸洗后表面有轻微的吸氢，氧含量无明显变化，经真空退火后又有析氢，表面氢含量始终满足<0.01%的要求，不会产生氢脆等对成分性能不利的情况。     

钛和钛合金的无污染金相腐蚀试剂的研究

显微组织试样的腐蚀是金相分析中最主要的工序之一,但是目前国内和国外的钛和钛合金金相腐蚀试剂一般都采用氢氟酸、氣化氢铵、甲醇与有毒、剧毒污染的化学试剂。采用上述这些试剂,腐蚀效果又不够理想。通过反复的试验研究,摸索了钛和钛合金的无污染腐蚀试剂的配方,并获得了钛和钛合金显微组织清晰的衬度。     

金属型在薄壁钛合金铸造中的应用研究

本文采用金属型与石墨型结合生产薄壁钛合金铸造件,分析了金属型铸造对金属模具表面质量、钛铸件表面和内部质量的影响,结果表明：采用球墨铸铁做金属模具浇铸钛合金,金属模具表面质量良好,可以多次重复使用;钛合金铸件表面及内部质量良好,金相组织检测铸件表面污染层厚度小于0.05mm。     

钛合金表面硬化与固体润滑处理层的电化学腐蚀行为研究

分别利用等离子氮化技术和离子束增强沉积(IBED)技术使钛合金表面获得硬质抗磨层和MoS2，MoS2-Ti固体润滑膜层。通过电化学测试技术研究了膜层和钛合金基材在含Cl^-介质中的抗蚀性能和接触腐蚀敏感性：研究结果表明：Ti与MoS2的复合改善了MoS2膜的环境适应性，MoS2—17Ti复合膜层与钛合会接触相容；IBED TiN较钛合金电化学活性低，阳极极化行为与Ti6Al4V合金相近，与钛合金基体间电偶腐蚀敏感性低；钛合金等离子氮化处理层在NaCl水溶液中无论处于自然腐蚀电位还上弱阳极极化状态，均较钛合金电化学活性低，且与钛合金基体间电偶腐蚀敏感性低。     

惰气熔融-红外法测定钛毛细管中氧含量的制样方法

钛毛细管是一种形状特别的钛合金，由于其内径常小于1 mm，管壁厚度不足1 mm，表面积较大易被污染，而且钛毛细管在加工过程中表面很容易因发热氧化，因此在进行钛毛细管氧含量测定时表面油污及氧化层的处理尤为重要.试验中选择依次使用HNO3-HF混合酸、蒸馏水、丙酮于超声波清洗仪中处理试样，使用惰气熔融-红外法进行了精密度和加标回收试验，结果满意.      

TC11钛合金相变点的测定与分析

采用计算法、差示扫描量热法和连续升温金相法3种手段计算和测定了TC11两相钛合金（α＋β）/β相变点。计算法由于各元素及杂质元素含量对相变点的影响值是在一个含量范围内的计算值，因此计算的相变点与实测值是接近的；差示扫描量热法由于钛合金和坩埚的化学反应，产生相变滞后现象，导致所测相变温度过高；而连续升温金相法由于淬火温度间隔选择较小，测量的准确性较高，因此更能准确测量TC11钛合金相变温度。通过连续升温金相法，观察不同淬火温度的试样在光学显微镜下的显微组织变化，发现升温过程中初生α相完全消失的温度，从而确定了TC11钛合金的相变点为1035℃。并分析了不同钛合金之间相变点差异的原因。     

Ti-451合金油瓶的显微组织特征

采用普通金相法研究了451钛合金轻型喷火器油瓶的显微组织特征。研究结果表明：经S-S加工后油瓶壁和瓶底的显微组织相类似，均为晶粒较粗大、具有明显的β晶界、在晶内有片状二次α相析出，是一种过热组织。在距瓶壁表面形成一层白色富氧层，在该层中的显微组织是由块状α相和转变β相组成。     

Ti62421s钛合金T_((α+β)/β)相变温度的测定与分析

相变温度对钛及钛合金加工和热处理来说具有重要意义。分别采用计算法和DSC差示扫描热量法分别得出Ti62421 s钛合金的相变温度为1006和1002℃左右。然后根据前两种方法得出的温度确定连续金相法的温度选择范围,用该方法测定出Ti62421 s钛合金的T(α+β)/β相变温度在995~1005℃区间内。将几种方法的测量结果进行比较,确定该合金的相变温度为1000℃。     

纯化学物质校准-高频燃烧红外吸收法测定钛及钛合金中碳

研究了纯化学物质校准-高频燃烧红外吸收法测定钛及钛合金中碳含量的分析方法。对钛及钛合金、校准样品(蔗糖) 在高频燃烧红外吸收法测定碳量中所使用的助熔剂进行了条件试验,确定二元助熔剂(050 g Sn+150 g Cu)能为钛及钛合金提供最佳释放条件。在钛及钛合金助熔剂(050 g Sn+150 g Cu)的基础上,加入0500 g纯铁有助于纯化学物质（蔗糖）中碳的释放,测定结果与加入0500 g纯钛的结果一致。采用不同碳含量的蔗糖标准溶液建立了校准曲线,测定范围为0004%～0060%(碳质量分数)。采用该校准曲线测定了10个钛及钛合金标准样品中的碳含量,测定结果与认定值吻合。方法用于实际样品分析,分析结果与重量法一致,相对标准偏差(RSD,n=8)为08%～51%。     

医用钛及钛合金表面涂层研究进展

概述了钛及钛合金在医学领域的发展现状,以及常用的钛及钛合金表面处理技术,重点介绍了医用钛及钛合金表面耐蚀耐磨涂层、生物活性涂层和表面抗菌涂层的研究现状和发展趋势。在钛及钛合金表面制备涂层能够使其更适合作为植入物在医学领域应用,但由于涂层自身还存在一定局限性,临床试验也需要大量的时间,目前涂层还没有大规模应用到临床医疗中。为了尽可能地改善单一涂层存在的缺陷,多组元、多层复合涂层是目前医用钛及钛合金表面涂层的研究重点。     

激光诱导击穿光谱分析中钛合金样品制备方法研究

Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr钛合金具有高温延展性好、高温强度大的特点,有用于铸造涡轮、涡流器、叶片等高温部件的潜力。在用激光诱导击穿光谱(LIBS)对合金或部件内部定量分析前,需预先将被分析钛合金样品和钛合金标准样品用相同的方法制备以去除表面氧化层、铸造反应层和污染物。鉴于该钛合金为室温脆性材料,不适于切削制备样品,宜采用磨抛方法制备样品,而磨抛制备样品时因发热粘滞会造成样品表面污染,影响LIBS分析钛合金中成分。实验用LIBS评价光谱磨样机磨制、金相磨样机磨制、手工磨制、手工抛光、辉光氩离子轰击等几种方法去除不同组织钛合金标样表面氧化层、污染物的效果。通过LIBS分析发现,样品制备过程中污染来源于制造砂纸的胶接剂,磨制线速度、磨料粒度、抛光方向影响制备效果,且样品的组织也影响污染物去除效果。用碳化硅砂纸光谱磨样机高速磨制钛合金表面碳污染层深度大,达15μm,高于水冷金相磨样机中速磨制的碳污染层深度,说明温度高促进碳在钛合金中的扩散;中低速磨制时,使用的砂纸标号越高,含碳、钙的污染物在样品表面附着增加。中速磨制时,与α相亲和力强的钙、铝等元素在α组织的钛合金扩散深度较α+β、α_2+γ组织钛合金大,钙污染深度达10μm,而碳在不同组织的钛合金表面扩散没有明显差别。手工低速磨制时,在钛合金表面上的碳、钙污染层较浅,深度为1~3μm,与磨痕深度一致。双向或沿磨削纹理抛光效果优于垂直纹理抛光效果,残留污染物深度不超过1μm,与辉光氩离子轰击效果相近。实验研究解决了钛合金样品制备易受污染的问题,LIBS分析碳等元素的校准曲线得到改善,测量精度得到提高。对于Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr钛合金样品分析的结果同其他方法的对照结果一致性较好。     

钛及钛合金板材加工(下)

三、钛及钛合金板材加工工艺的加热参数及轧制工艺多数1.加热温度选择钛及钛合金是具有相变的稀有金属,板坯加热温度选择必须考虑高温β相区和低温α相区的工艺塑性,变形抗力及高温时有害气体污染所形成的吸气层对轧件表面塑性的影响.β相区的工艺塑性比α相区工艺塑性好,变形抗力低,但加热温度高使吸气层深度增加,在不均匀变形的作用下,表面会产生严重的裂纹,而且β相区抗氧化能力差,易使晶粒粗大,产品性能恶化的危险.因此,对薄板轧制加热温度不宜过高,对于不同牌号的钛合金板材应区别对待,合理选择.     

钛合金金相分析中彩色偏振光的应用

本文介绍了金相工作中采用的彩色偏振光法,及该法用于研究钛合金组织特征和钛中氢化物夹杂的情况。     

新一代β钛合金—β21S合金

初步研究了β２１Ｓ钛合金的熔炼，加工工艺及常规性能，并观察了显微组织。结果表明：当熔炼规格小的铸锭时，铸锭无偏析，夹杂等缺陷，该合金具有较好的加工性能，在还原性酸中的腐蚀速率远低于纯钛的腐蚀速率，常规力学性能优良。     

新一代β钛合金─—β21S合金

初步研究了β２１Ｓ钛合金的熔炼、加工工艺及常规性能，并观察了显微组织。结果表明：当熔炼规格小的铸锭时，铸锭无偏析、夹杂等缺陷，该合金具有较好的加工性能，在还原性酸中的腐蚀速率远低于纯钛的腐蚀速率，常规力学性能优良。     

船用钛合金微弧氧化-电泳技术研究

随着钛及钛合金在以钢为主体建造材料的舰船装备中的广泛应用,采取有效技术措施防止钛-钢异种金属接触副发生电偶腐蚀变得尤为重要,而有资料表明,采用微弧氧化-电泳技术可以有效解决该问题。为此,对比了经微弧氧化、微弧氧化+水煮封孔、微弧氧化+电泳封孔三种工艺处理后的TA2、TA23、Ti80合金表面膜层的综合性能。研究表明,通过电泳技术可以实现对钛合金微弧氧化膜层表面疏松微孔的封闭,从而大幅度提高船用钛合金微弧氧化膜层的电绝缘性能等,并且从膜层横断面微观形貌可以看出,三种钛合金表面的微弧氧化膜层与电泳涂层之间有着良好的结合性。膜层结合强度测试结果显示,微弧氧化+电泳技术可满足对于结合强度要求较低的涂层的涂装。     

钛基合金的氢脆

钛基合金完美地集高的强度／重量比和优良的耐腐蚀性能于一身，它使这些合金挤身于各种各样的宇航、舰船、工业及商业应用最重要的先进材料之列。虽然钛被认为具有相当好的耐化学腐蚀能力，但是当钛基合金与含氢环境接触时会出现严重的问题，因为合金会吸收大量的氢，尤其在高温下。而氢与钛基合金相互作用的严重性及程度则直接与钛合金的显微组织及成分有关。本文论述了钛基合金的氢脆，研究了氢一钛之间的相互作用，包括氢在钛的α和β相中的溶解度及氢化物形成。另外，文章还归纳了氢在各种不同的钛合金中的有害影响。