旋转陶瓷片约束TIG电弧形态分析

收缩电弧是提高TIG电弧的能量密度的有效途径.提出一种新的约束TIG电弧方法,用两片平行旋转的陶瓷片,对电极附近的电弧进行约束.通过电弧形态的观察分析,以及焊缝形状的测量,试验研究了不同旋转陶瓷片约束条件下电弧的形态和加热特性.结果表明,旋转陶瓷片可以有效地对TIG电弧进行非轴对称约束.在垂直于陶瓷片旋转平面的方向上,电弧中心的载流区域稳定收缩.两陶瓷片之间距离的减小,电弧进入陶瓷片深度的增加,都会使电弧中心载流区的宽度减小,从而使焊缝的熔深增加.同时发现,随电弧受约束程度的增加,电弧电压略有上升.     

真空电弧涂镀TiN膜中宏观颗粒的电镜分析

用扫描电镜分析了真空电弧沉积ＴｉＮ膜中宏观颗粒的形态，并对观察结果给出了理论解释。电镜分析表明，ＴｉＮ膜中ＭＰ的形态与其粒径有关，粒径大的呈椭球形，粒径小的呈圆球形；ＭＰ与膜层之间有微小孔隙。理论分析表明，形成ＭＰ的液滴在飞行中温度降低的幅度是决定其形态的主要因素。     

氮氩流量比对磁控溅射TiN薄膜生长织构的影响

采用直流反应磁控溅射法,通过控制氮氩流量比,在Si(111)衬底上沉积了TiN薄膜,并用织构系数来量化TiN薄膜的生长取向。对TiN薄膜的织构、物相组成、形貌进行表征,分析了溅射沉积过程中氮氩流量比对TiN薄膜生长织构的影响,同时还分析了不同织构薄膜的表面及截面形貌。结果表明:氮氩流量比低于1∶30时,薄膜的织构由(200)转变为(111),同时还出现了TiN0.61相;(111)织构的薄膜表面均匀,致密性好,粗糙度小,以氮氩流量比为1∶60时所得织构系数为1.63的(111)薄膜最好。     

旁路分流双面电弧焊耦合电弧形态及电弧压力测量

建立旁路分流MIG-TIG双面电弧焊接试验系统,利用高速摄像机拍摄电弧形态,采用"小孔快速起弧法"测量施加旁路分流前后的电弧压力分布.结果表明,施加旁路分流后,由于洛仑兹力的作用,耦合电弧的体积膨胀,电弧形态由原来的发散状变为"钟罩"形,沿弧长方向电弧截面直径变化梯度减小.与单独MIG焊电弧相比,由于耦合电弧形状的改变,导致耦合电弧压力整体显著降低,电弧中心的压力峰值仅为单独MIG焊电弧的29.4%,压力分布更加均匀,使得焊缝成形均匀美观,接头质量明显改善.     

变极性等离子电弧形态对电弧力的影响

研究了变极性等离子弧焊接工艺中,电弧形态及力学行为随焊接过程变化的现象,提出了变极性等离子电弧力学行为随电弧形态的改变而变化的规律。通过高速摄像以及对电弧力和电流的同步检测,证实了联合型等离子弧在反极性时间内易形成双弧的事实。     

磁场对双丝间接电弧形态的影响

对双丝间接电弧在自身磁场及外加磁场变化的情况下,电弧形态随磁感应强度值的变化规律进行了研究.自身磁场变化通过改变两焊丝夹角角度实现,外加磁场由励磁线圈产生,对间接电弧施加横向及纵向磁场,磁场强度利用特斯拉计测出,并借助高速摄像系统对磁场变化时的电弧形态进行拍摄.研究表明,通过改变两焊丝夹角及施加横向磁场的方式,可使两焊丝所夹区域内外磁场强度之差变大,使得电磁力的外扩作用增大,电弧变细长;施加纵向磁场时,电弧在与两焊丝垂直的平面内发生偏转,其偏转程度随纵向磁场强度增加而增加.     

脉冲偏压磁过滤电弧离子镀TiN薄膜的组织结构及耐磨性研究

利用脉冲偏压磁过滤电弧离子镀在高速钢(M2)基底上沉积了厚约2.5μm的TiN薄膜;分别采用FESEM、GDOES、XRD和划痕试验法观察薄膜表面和断面形貌、测试薄膜成分及相结构,分析膜基结合强度,通过显微硬度计和球盘摩擦磨损试验机对比考察TiN薄膜和M2高速钢基体的硬度和耐磨性。结果表明,TiN薄膜表面光滑致密,呈现致密柱状晶结构和明显的(111)择优取向,膜基结合强度大于60 N,薄膜硬度约为26 GPa;脉冲偏压磁过滤电弧离子镀制备的TiN薄膜表现出很好的减摩和耐磨性能。     

双丝间接电弧氩气保护焊的熔滴过渡与电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧氩弧焊的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系进行了深入分析.结果表明,熔滴过渡和电弧电压、电弧形态的规律性变化存在密切的对应关系.熔滴形成、长大、脱离焊丝端部的规律性变化使极性斑点间距及弧柱电阻发生变化导致了电弧电压的波动,从而使电弧形态发生由暗到明、由小到大的规律性变化.随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式发生变化,熔滴尺寸减小.不同的熔滴过渡形式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大.     

双丝间接电弧焊的电弧形态

用高速摄像系统及示波器对双丝间接电弧气体保护焊的电弧形态进行了研究.结果表明,双丝间接电弧气体保护焊在两丝端部形成电弧,其电弧本质仍然是气体放电的一种表现形式.焊接电流、电弧电压及两焊丝交点与工件间距离对电弧形态产生较大的影响,随焊接电流的变化,电弧形态会发生不同程度的集中与分散的变化;电压越大电弧越明亮电弧的形体也越大;两丝交点与工件间距离越小,电弧越集中并且变得短而亮.燃烧过程中电弧电压随时间而周期性变化,相应的电弧形态也随着时间发生周期性变化,电弧电压与电弧形态间有很好的对应关系.     

微束等离子电弧的形态—恒功率电弧工艺特性的研究之二

文章认为微束等离子电弧是一个轮廓清晰、层次分明的导电实体,它包括“虚弧”和“实弧”两部份,电弧的直径可以通过测量确定。由于电弧电流分散现象的存在,作者提出微束等离子电弧焊中存在着“有效电流”和“无效电流”的概念。     

The microstructural characterization of the nitrided layers prepared by direct current nitrogen arc

The characteristics of nitrided layers prepared on commercially pure titanium substrates by direct current nitrogen arc are presented by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) micrographs as well as X-ray diffraction (XRD). The titanium nitride (TiN) dendrites were fully developed with interconnected cellular morphologies at the top surface but grew almost perpendicular to the interface with coarser arms in the middle area. Also less TiN was found near the interface. The energy inputs had an obvious effect on the microstructures and the hardness of the nitrided layers. The maximum micro-hardness was 2 500 HV at the top surface which was over 9 times higher than that of the substrate.     

氮气氛下电火花沉积TiN层的形成机理及微观特征

以工业纯钛TA2为电极,用N2作为反应及保护气体,采用电火花沉积方法,在45钢基体表面制备出了含TiN的硬质沉积层.采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析检测方法,对沉积层形成机理、微观结构及界面行为进行研究,并测试了沉积层的显微硬度分布.结果表明,电火花氮化沉积层与基体形成良好的冶金结合,沉积层主要由TiN相组成,组织致密、均匀、较连续,厚度为30～40 μm,显微硬度最高达1 515 HV,是基体硬度的5倍以上,可以有效地改善基体的表面性能.     

Oxidation behavior of monolithic TiN and TiN dispersed in ceramic matrices

The mechanism and kinetics of high-temperature (up to 1500°C) oxidation of pressureless-sintered TiN and hot-pressed silicon nitride-TiN, alumina-TiN, aluminum nitride-TiN, and AlON-TiN ceramic composites were studied in air under isothermal and nonisothermal conditions. Analysis of the oxidation products revealed the formation of rutile in the temperature range from 600 to 1000°C. An interaction of TiO₂ with the matrix and/or its oxidation products was observed at higher temperatures. The oxidation of TiN-containing composites shows different behavior depending on the temperature. The presence of fine isolated inclusions of TiN (<30 mass %) in the silicon-nitride matrix does not change the mass gain during oxidation or increases it only slightly, as compared with a TiN-free material. For materials containing a continuous skeleton of TiN (>30 mass %) a noticeable increase of the oxidation rate was observed.Presented at the 6th Session of the Joint Committee on Corrosion of Ceramics of the German Materials Research Society and German Ceramic Society, Karlsruhe, April 9, 1992.     

钛合金表面脉冲电弧熔覆TiN组织与性能研究

以氮气作为保护气体和反应气体,利用脉冲电弧在Ti6Al4V钛合金表面制备TiN陶瓷涂层,借助SEM,XRD等分析手段研究TiN熔覆层的微观组织和物相组成,给出脉冲电流模式电弧制备TiN熔覆层特点。结果表明,相对于直流电弧而言,在相同焊接热输入下,脉冲氮气电弧能够有效地提高TiN熔覆层厚度和宽度,原因是脉冲电流提高了N离子浓度,有利于TiN熔覆层形成。TiN熔覆层具有明显的(200)择优取向,脉冲模式下TiN衍射强度增加。脉冲模式下TiN熔覆层的显微硬度高于直流模式,脉冲电流200 A时,TiN显微硬度达到2 600 HV,是Ti6Al4V合金的7.4倍。     

Oxidation of titanium nitride in oxygen: Behavior of TiN0.83 and TiN0.79 plates

The oxidation of 0.13 mm thick TiN_0.83 plates between 850 and 1005°C and 0.38 mm thick TiN_0.79 plates between 890 and 1220°C was studied at oxygen pressures in the range 15–600 Torr. The oxidation behavior of the first compound, TiN_0.83, was found to be very close to that recently described for the nitride TiN_0.91. There was formation of a rutile scale with a layered structure and the kinetics were quasilinear for conversion degrees 0.25<<0.9. By applying a pseudolinear oxidation model involving a diffusion regime through a scale of variable thickness, it was found that the activation energy of the limiting process, i.e., the diffusion of the reactants through the inner growing layer, was 43 kcal/mole. The second compound, TiN_0.79, showed a slightly better oxidation resistance. The irregular kinetic curves obtained (mainly above 1000°C) were associated with sintering and grain growth in the oxide starting at the outer surface of the scale and gave indirect information on the pressure dependence of the linear oxidation of nitrides TiN_0.83 and TiN_0.91.     

Formation and growth mechanism of TiC crystal in TiC_p/Ti composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰａｒｔｉｃｌｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ(ＴＭＣｐ)ｈａｖｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｆｏｒｔｈｅｉｒａｔｔｒａｃｔｉｖｅｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇ     

直流电弧原位冶金制备粗晶碳化钨块体复合材料

利用直流电弧原位冶金技术制备粗晶碳化钨块体复合材料,并利用X射线衍射仪、电子探针等对其物相组成、微观组织、W与C反应过程和WC生长形态演变机制进行研究。结果表明:碳化钨复合材料的主要硬质相为WC和W2C;当自耗电极长度增加时,WC含量降低,但晶粒尺寸增大,最大晶粒尺寸约为100μm。在原位冶金过程中,W和C元素通过溶解进入熔池发生扩散反应,逐步形成W2C和WC。WC生长形态由六棱柱演变为三棱柱,生长方式为小平面晶体台阶侧向长大;当达到临界过冷度时,WC晶粒迅速生长。     

电弧离子镀方法制备的Ti/TiN多层膜的结构与耐腐蚀性能

采用电弧离子镀技术,通过周期性变换环境气氛,在7075Al合金上制备了Ti/TiN多层膜,并研究调制周期对多层膜的结构组成和腐蚀性能的影响。结果表明:多层膜与铝合金衬底界面结合较好,基本没有孔洞等缺陷。多层膜具有明显的层状特征,层间界面清晰。多层膜中TiN与单层中TiN薄膜有着相同的晶体结构,并存在(111)择优取向,每个调制周期内的TiN层都呈柱状生长。随着调制周期变小,多层膜阳极极化曲线的腐蚀电位增加,交流阻抗谱的阻抗值增大,容抗弧的半径也增大,即膜层的耐腐蚀性增加。多层膜调制周期的减小使得薄膜中含有的层界面增多,而贯穿至衬底表面的针孔等缺陷的数量将减少,这样,腐蚀性介质经过针孔等缺陷与衬底接触的机会变少,这将使薄膜的抗腐蚀能力得到改善。     

Microstructures and properties of the nitrided layers fabricated on titanium substrate by direct current nitrogen arc melting technique

The nitrided layers mainly containing TiN dendrites were fabricated by direct current nitrogen arc melting method. The test results show that the layers are harder and more resistant to wear than the titanium substrate. Arc traveling speeds and arc currents have an effect on both the microstructures and the properties of the layers. Decreasing the arc traveling speed or increasing the arc current can obviously enhance the hardness and the wear resistance of the nitrided layers.     

电解液成分对TA1纯钛等离子电解氧化陶瓷膜生长与组织的影响

钛合金长期植入体内依然存在磨损和腐蚀的问题,因此钛合金表面改性的目的就是提高其表面耐蚀性、耐磨性并赋予生物活性.本文在3种不同的电解液中,采用等离子电解氧化技术在TA1纯钛表面制备含有Ca、P的氧化钛多孔复合陶瓷层.研究了不同电解液中,改变工艺参数对纯钛表面陶瓷层平均厚度和生长机制的影响.采用扫描电镜和能谱分析了电流密度改变时,3种不同电解液中生成复合陶瓷膜的表截面形貌以及成分.结果表明,相同的电流密度,在电解液B中,陶瓷膜初始击穿电位最大,电解液C中陶瓷膜初始击穿电位值最小.正向电流为16 A/dm2时,在电解液A中陶瓷膜表面出现粉末状团聚物,在电解液B和C中,没有粉末状团聚物出现.无论是工艺参数还是电解液成分,对纯钛生物陶瓷膜的生长过程与组织结构都产生很大的影响,适当控制可制备所需的功能陶瓷膜.