铁的添加方式对TC4钛合金盐浴硼氧共渗的影响

研究了Na_2B_4O_7-SiC型共渗剂中添加铁粉、铁丝和扎铁丝方式对TC4钛合金表面盐浴硼氧共渗的影响。采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及显微硬度计,分析了共渗层表面形貌、物相组成和表面硬度;采用化学热力学分析讨论了铁粉型和铁丝型共渗剂无明显催渗作用的原因,采用电化学模型解释了扎铁丝对盐浴硼氧共渗的催渗机理。结果表明,各组共渗层具有较好的表面形貌,组织均匀;渗层主要由TiB、TiB_(12)、Ti_2B_5和TiB_(25)等钛硼化合物以及TiO_2和TiC相组成;硼砂—碳化硅型、铁粉型和铁丝型共渗层表面硬度依次为677、673和680 HV,性能相似;而扎铁丝型共渗剂中形成电化学效应,具有更好的表面质量,主要由TiB、TiB_(12)、TiC和Al_2O_3相组成,更高的表面硬度(989 HV),比TC4钛合金基体硬度提高了2.75倍,比碳化硅型表面硬度提高了46.04%。     

氧化镧添加剂和盐浴共渗温度对TC4钛合金硼氧共渗组织与性能的影响

采用OM、SEM、XRD、EDS、维氏硬度计以及摩擦试验机等分析手段研究了氧化镧添加剂和共渗温度对盐浴硼氧共渗试样组织与性能的影响。结果表明,共渗层厚度随着La₂O₃添加量的增加先增大后减小,当La₂O₃添加量为3%时,共渗层厚度达最大值(32.74 μm);与低温(950 ℃)相比,高温(1000 ℃)时盐浴共渗层具有较好的表面,较高的共渗层厚度(34.19 μm),较高表面硬度(1211 HV0.2),较大界面结合力(87.36 N)和更低的摩擦因数(0.28)。通过将温度对共渗过程的影响和试验结果分析得出:高温1000 ℃盐浴硼氧共渗试验更有研究价值。     

TC4钛合金低温固体稀土-硼共渗

研究了TC4钛合金在950℃低温(β转变温度以下)下进行固体稀土-硼共渗的渗层形貌、物相组成、组织性能及基体相变。结果表明,低温稀土-硼共渗,可使TC4钛合金表面获得实用的渗硼硬化层,由TiB2和TiB双相化合物组成。同1050℃高温稀土-硼共渗相比,低温渗硼层致密均匀无孔洞,而且硬度梯度和脆性得到进一步改善。低温渗硼后TC4基体为等轴组织,性能良好,能有效地防止高温(β转变温度以上)时β相形成粗晶。低温渗硼有效地改善渗层的性能,减小工件畸变。     

TC4钛合金的固体渗硼

采用固体粉末渗硼法对TC4钛合金基体表面进行渗硼试验。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射 (XRD)研究TC4钛合金渗硼后的物相组成和组织形貌,讨论渗硼过程中元素的扩散行为。结果表明：在1000,1050和1100 ℃分别保温5,20 h后,渗层由外表层的TiB2和内表层的TiB晶须组成,渗层厚度范围为0.8~15 μm。XRD分析表明：TC4钛合金渗硼后形成TiB2与TiB双相硼钛化合物层,随着温度的升高,TiB2与TiB的峰位增多;EDS分析得出表层B原子被TC4钛合金吸附后与基体的Ti化合导致过渡区域内的Ti含量减少,同时Al和V元素开始向基体扩散并在近界面处富集。渗层的显微硬度呈梯度分布,TiB2到TiB晶须维氏硬度值的变化范围为22 000~11 000 MPa,过渡区的硬度值要高于基体的硬度值。     

TC4钛合金熔盐电解法渗硼

采用熔盐电解法对TC4钛合金表面渗硼以提高其表面硬度。选用硼砂和碳酸钠的混合盐作电解质,施加1.49 V电压进行渗硼实验,研究熔盐温度对渗层微观形貌及物相的影响,并对熔盐电解渗硼的反应机理进行了探讨。对不同组分的混合熔盐进行示差扫描热量(DSC)-热重(TG)分析,利用X射线衍射(XRD)仪对渗层表面及熔盐进行物相分析,利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)仪分析渗层断面的形貌和元素成分。结果表明:在900℃时渗硼110 min,可获得均匀密实的渗层,主要物相是TiB_2和TiB;渗硼后试样的表面硬度为7.1 GPa;渗硼后熔盐中的主要产物是NaBO_2;渗层中先有TiB_2相生成,TiB在TiB_2相的下层形成。     

TC4钛合金熔盐电解法渗硼

采用熔盐电解法对TC4合金表面渗硼。用质量比为8：2的无水硼砂-无水碳酸钠熔盐体系在1500～4500 A/m²的电流密度下进行渗硼实验,利用XRD对渗硼试样表面进行物相分析,用扫描电镜观察渗硼试样的断面形貌并用能谱（EDS）进行元素分析,研究了电流密度对渗层结构的影响,并对TC4合金的渗硼机理进行了分析。结果表明,电流密度为3500 A/m²时渗硼效果较好,渗层外层结构均匀密实,主要物相是TiB₂,内层为TiB,渗层中还检测到少量V₂B₃。综合考虑实验结果及反应的标准吉布斯自由能计算推测出TC4合金渗硼时,在电流作用下,先在合金表面还原生成Na,然后Na将B₂O₃中的B置换,与合金的Ti反应生成TiB₂及TiB。     

Ti-6Al-4V合金的盐浴硼氧共渗

以Na_2B_4O_7和Si C粉末为原料,在Ti-6Al-4V(TC4)合金表面进行盐浴硼氧共渗试验,研究不同配比共渗剂共渗后的渗层表面组织形貌与物相组成、横截面形貌及渗层厚度、硬度、摩擦磨损性能及界面结合力。结果表明:Na_2B_4O_7-Si C型盐浴可在Ti-6Al-4V合金表面获得含硼钛化合物的共渗层,渗层连续且致密,其物相主要由Ti B、Ti B_(12)、Ti C、Ti O_2和Al_2O_3相组成;其中,90%Na_2B_4O_7+10%Si C共渗剂所得共渗层表面质量较好,渗层较厚(26.5μm),且具有较强的界面结合力(72.47 N);表面硬度(1020 HV0.2)比Ti-6Al-4V合金提高了2.83倍;80%Na_2B_4O_7+20%Si C配方具有最低的摩擦因数(0.36),比Ti-6Al-4V合金(0.45)降低了20%。     

TC4钛合金硼碳共渗层的组织和性能研究

通过在900℃进行固体渗碳10 h,后于950℃(低于β转变温度)在由供硼剂B_4C和无水Na_2B_4O_7、催化剂氧化镧以及一定量石墨组成的介质中进行固体渗硼12 h,在TC4钛合金试样表面制备了硼碳共渗层。检测了渗层的形貌、相组成、亲水性、硬度和耐摩擦磨损性能。结果表明,渗层由TiB_2、TiB和TiC三相组成,外层以TiB_2为主,表面较光亮、光滑和平整,粗糙度R_a为0.216,结构与多孔陶瓷类似,硬度约为2 637 HV0.1,亲水性良好;次表层以TiB为主,硬度约为1 600 HV0.1;内层以TiC为主,硬度约为802 HV0.1。渗层韧性良好,且与基体金属结合牢固,耐摩擦磨损性能明显优于基体。     

钢件硼锆共渗用的渗剂成分

本发明属于化学热处理类。所发明的渗剂成分可以用作为钢件硼锆共渗的饱和介质。早为人们所知晓的一种硼锆共渗渗剂是硼砂、冰晶石、氧化铝、二氧化锆组成的熔融盐,在这种渗剂中用电解法进行饱和。但是,这种渗剂成分只适用于电解硼锆共渗,而且需要采用昂贵的设备和使用直     

TC4钛合金表面氧化锆催渗渗硼工艺的优化

以渗层厚度和表面硬度为评定依据,采用正交试验对TC4钛合金表面氧化锆催渗渗硼工艺进行了优化,其中渗硼温度影响最大,其次为渗硼时间和ZrO2含量,B4C含量影响最小,最优工艺为:渗硼温度1 050℃,渗硼时间25h,渗硼剂配比(质量分数):B4C 20%,ZrO24%,SiC 76%。利用X射线衍射仪和光学显微镜对渗层的物相组成和厚度进行分析,结果表明:渗层表面主要由TiB2、TiB、TiB12、TiC、TiN组成,渗层厚度为46.67μm。与基础渗硼剂所得渗层相比,渗硼层厚度、渗层硬度、界面结合力和耐磨性都有所提高。     

TC4钛合金表面激光合金化制备Ti-Si涂层

以Ti、Si单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在钛合金表面成功制备出了Ti-Si合金涂层。分析了涂层的组织形貌、成分和物相组成,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在合适的激光合金化参数下制备的Ti-Si涂层整体均匀致密,无裂纹且与TC4基体呈良好的冶金结合;涂层组织主要由针状的α-Ti基体和网状分布的Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)组成;自下而上涂层组织细化,硬度HV在6600~7300 MPa之间,与TC4钛合金相比,平均摩擦系数降低(0.39 vs 0.45),耐磨性提高2.4倍。     

电解液钙磷含量对医用TC4钛合金微弧氧化膜的影响

研究钙磷原子比不同时,电解液中乙酸钙和多聚磷酸钠的浓度对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜形貌、钙磷原子比及相结构的影响。结果表明:在电解液中Ca、P原子比为1.3~1.8、乙酸钙浓度为20~40 g/L时,可以在钛合金表面制备多微孔结构的陶瓷膜;其表面含有一定比例的钙、磷元素,并可以通过改变电解液的钙磷原子比和乙酸钙与多聚磷酸钠的同比浓度来调整陶瓷膜钙、磷的含量和比例;陶瓷膜主要是由锐钛矿型和金红石型二氧化钛构成,当电解液乙酸钙和多聚磷酸钠的浓度提高时,金红石型二氧化钛比例提高。     

不同铸型对TC4钛合金的微观组织、织构和持久性的影响

研究不同铸型成型下TC4钛合金的微观组织、织构和高温持久性能,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析TC4钛合金的显微组织与持久性断裂行为。结果表明：不同铸型工艺TC4钛合金的物相均为α相、β相和ω相组成,其中主要物相为α相(90%左右)。与石墨型相比,陶瓷型有利于β→α相变,α相高出5.3%,晶粒平均直径大(d_mean=37.021μm),晶界较少,晶粒均匀相对稳定,当α相比例增大时,材料强度减小,塑性升高。同时陶瓷型织构强度高,取向明显,织构类型为{11-20}<1-100>,与Y方向呈现约45°的夹角,进一步验证了试样在(101)、(002)、(101)峰强增加的原因,与织构的形成有关;陶瓷型试样的高温持久性优于石墨型,在温度(400℃、430℃、460℃)下,持久性应力断裂寿命分别提高了1.174%、15.401、6.998%,均为韧性断裂,其微观形貌为韧窝花样。此外,温度直接影响TC4钛合金的持久寿命,随着温度升高,TC4钛合金的应力断裂寿命逐渐降低。     

TC4钛合金降温压缩变形行为

研究了TC4钛合金不同应变速率和降温速率时降温压缩过程的流变行为,发现降温压缩瞬时温度下的材料流动应力低于相同温度下的恒温压缩流动应力。经过XRD检测方法分析不同热和变形历史条件下试样的相含量得出,虽然降温和变形过程都促进了β相向α相的转变,但由于降温压缩试样的初始温度较高,变形后其β相的含量高于相同温度的恒温压缩试样,导致降温压缩流动应力较低。通过引入降温影响因子改进了混合物法则,准确地表征了降温过程流动应力与相含量之间关系。     

TC4钛合金高温锻造本构模型的实验研究

通过大量Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００热模拟实验机上压缩实验,求出ＴＣ４钛合金生产条件下的本构模型。指出试制备、设备控制以及数据修正方法,给出实验结果数据,为指导钛合金锻造生产提供必要依据。     

Double-sided gas tungsten arc welding process on TC4 titanium alloy

TC4 titanium alloy was welded by double-sided gas tungsten arc welding（GTAW） process in comparison with conventional GTAW process, the microstructure and mechanical performance of weld were also studied. The results indicate that double-sided GTAW is superior over regular single-sided GTAW on the aspects of increasing penetration, reducing welding deformation and improving welding efficiency. Good weld joint was obtained, which can reach 96.14% tensile strength and 70.85% elongation percentage of the base metal. The grains in heat-affected zone（HAZ） are thin and equiaxed and the degree of grain coarsening increases as one moves to the weld center line, and the interior of grains are α and α′ structures. The coarse columned and equiaxed grains, which interlace martensitic structures α′ and acicular α structures, are observed in weld zone. The fracture mode is ductile fracture.     

热氢处理对TC4钛合金切削加工性的影响

采用热氢处理技术对TC4钛合金进行了渗氢处理,对不同氢含量试件进行车削试验,测量切削力、表面粗糙度以及观察切屑形貌,研究氢对TC4钛合金切削加工性的影响.结果表明:渗入一定量的氢后,TC4钛合金的切削加工性得到改善;并且在所研究的氢含量范围0～0.45%内存在一个最佳切削氢含量范围,为0.30%～0.40%,其中最佳切削氢含量为0.32%.此时,切削力降低约10%,表面粗糙度减小约38%,切屑由带状变为节状,可切削加工性最好.     

TC4钛合金激光搭接焊的研究

进行了TC4钛合金搭接接头的激光焊接研究,得出了工艺参数与接头几何形状之间的关系,间接反映了承栽能力的变化。分析了接头微观组织特征,同时分析了接头区域的显微硬度及性能,测量了焊接接头区域的残余应力分布规律。     

TC4钛合金真空渗氮组织与性能

对TC4钛合金进行真空渗氮处理,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计及耐磨试验机分析了渗氮层的组织与性能。结果表明,TC4钛合金经真空气体渗氮处理后,形成了由TiN、Ti2AlN和钛铝金属间化合物Ti3Al组成的复合改性层,氮化层组织均匀致密,形成了较宽的氮扩散区,表面硬度为1100~1200 HV,有效硬化层深度为50~60μm,硬度梯度平缓,脆性低,耐磨性得了极大的改善。