热轧TA1钛的电子背散射衍射分析

简介了EBSD技术原理,并利用EBSD技术分析了工业纯钛TA1,简要说明了EBSD实验中的试样制备、实验过程、所得数据和数据处理。通过分析得出,热轧工业纯钛中晶界大多数为大角度晶界,晶粒大多已回复和再结晶,存在的织构为(1011)[1 123]和(1015)[2 131]。     

工业纯钛的室温低周疲劳行为

采用应变控制研究了工业纯钛的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变行为和低周疲劳寿命数据进行了分析,得到了低周疲劳的相关参数;并对疲劳组织和疲劳断口进行观察与分析。结果表明:当总应变幅为0. 5%和0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形前期表现为循环硬化,后期发生轻微的循环软化;当总应变幅大于0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形过程中均呈现循环硬化现象。由显微组织观察可知,在低应变幅下,位错滑移是工业纯钛主要的疲劳变形机理,孪生变形在局部高应力集中区被激活;在高应变幅下,微观变形机制以孪生为主导,伴随着滑移。疲劳断口表明工业纯钛发生多源疲劳失效,在裂纹扩展区还会呈现二次裂纹,疲劳断裂为混合型断裂。     

室温工业纯钛等径弯曲通道挤压的有限元模拟

利用三维有限元模型研究工业纯钛室温等径弯曲通道挤压(ECAP)变形过程,通过数值模拟分析模具通道夹角、外圆角及摩擦条件等参数对材料变形区的应变分布及挤压载荷的影响规律,获得了在室温下对工业纯钛进行ECAP变形的最优工艺参数。模拟结果表明:三维模型考虑了模具接触及摩擦的影响,比二维平面模型更客观、准确地反映了试样的应变分布状况。Φ=120°,Ψ=20°的模具参数为最优,试样可在较低的挤压载荷获得较大的塑性变形,增加通道背部摩擦可扩大试样主变形区体积,改善变形均匀程度。最终采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,在背部不润滑的摩擦条件下成功实现了工业纯钛室温等径弯曲通道单道次变形。     

复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能研究

室温下,超细晶工业纯钛光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=-1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次N_f之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明：200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ_-1为376.5 MP,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面, 200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。     

生物医用可降解锌基合金的研究进展

锌基合金是近几年新兴的一种医用可降解材料,有望应用于心血管支架及骨植入等医疗器械。锌是人体必需的营养元素,具有良好的生物相容性及适宜的体内降解速率,作为可降解合金的基体有很广的应用前景。然而,生物可降解锌基合金的设计、加工、强化及降解机理等研究尚处于起步阶段,还需要做大量的基础研究工作。本文以最终医疗器械产品的理想标准要求为切入点,从生物相容性、力学性能及抗腐蚀性能等方面对近几年医用锌基合金的研究成果进行了综述分析,并展望了其未来的发展方向。     

工业纯钛在120°模具中的多道次ECAP室温变形组织与性能

在室温,采用通道夹角为120°的变形模具对工业纯钛(Commemial Pure Titanium,CP-Ti)以Bc方式实施四道次ECAP(EqualChannel Angular Pressing)挤压变形,成功获得表面光滑无裂纹的变形试样.文中主要研究了工业纯钛在室温下进行ECAP多道次变形的组织结构演变,并测试了变形试样的力学性能.微观结构显示工业纯钛在室温下进行多道次ECAP变形时,只在前两道次产生了大量的变形孪晶,且随道次增加变形孪晶逐渐消失.最终获得的试样晶粒平均尺寸由最初的约28μm细化到约250 nm,试样断裂强度和显微硬度分别提高到773和2486 MPa,而试样仍保持较好的延伸率(可达16.8%).     

COMSOL模拟电铸过程铜沉积制备微型探针针管

仿真模拟预测电铸过程中铸造层的厚度变化是指导生产降低成本、提升电铸质量的重要方式。微型探针针管由于尺寸小、表面及理化性能要求高,一直是材料制备过程的难点。通过电化学测试确定模型输入参数,利用COMSOL软件电镀模块对电铸沉积过程进行了仿真,模拟电铸阴极表面电流密度(I)分布,探究了不同电流密度下铸层达到相同厚度时的沉积时间,并计算了模拟沉积速率。利用扫描电镜(SEM)和白光干涉仪研究了实际制备过程中样品的表面形貌和粗糙度,并与模拟过程进行了对比,结果表明：在焦磷酸盐电铸铜的体系下,当反应温度为35℃,体系pH为8.6±0.1时,I取3.5 A·dm^-2,预测厚度达到90μm时,电铸过程中铸层厚度误差和反应时间误差最小,分别为0.55%和5.00%,此时样品铸层表面最为致密,放大后表面晶粒细小、结合紧密,且粗糙度最小、表面质量最高。模拟结果与实验结果具有良好的一致性,表明利用COMSOL模拟电铸过程铜沉积制备微型探针是可行的。     

工业纯钛室温一道次ECAP加工后的组织和硬度

室温下,分别采用90°模具和120°模具对工业纯钛(CP-Ti)进行一道次等径弯曲通道变形(Equal ChannelAngular Pressing,简称ECAP),研究了其组织和硬度的变化情况.结果表明,工业纯钛经一道次ECAP变形后都形成板条状组织,硬度显著提高.90°模具挤压后试样上、下表面的硬度值稍低于试样中间的硬度值,而120°模具挤压后试样表面硬度分布较均匀.     

工业纯钛室温多道次ECAP变形后横截面的硬度均匀性分析

在室温下,采用90°模具对工业纯钛(CP-Ti)进行多道次等径弯曲通道变形(ECAP),将每个道次变形后的试样横截面抛光后进行显微硬度的测量,并利用这些结果来绘制曲线图和等高线图,分析各道次的硬度变化以及横截面硬度分布规律。研究结果表明:工业纯钛经单道次ECAP变形后,虽然在靠近试样下表面处存在硬度较小的部分,但平均硬度显著提高,而在随后的挤压道次中硬度提高的趋势越来越小。并且经过ECAP单道次挤压后,试样中心硬度值高于试样上下表面硬度值。随着挤压道次的增加,靠近试样下表面硬度较低的区域逐渐消失,试样横截面的硬度分布越来越均匀。在4道次挤压后,试样上、下表面的硬度值稍高于试样中间的硬度值,这也说明通过ECAP多道次的加工可以使试样达到更高的硬度和更加均匀的硬度分布。     

ECAP制备超细晶生物医用钛及钛合金的研究进展

钛及钛合金由于质轻、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、耐腐蚀性能和耐磨损性能限制了其发展和应用。剧烈塑性变形被认为是对金属材料最有效的晶粒细化方法之一,其中,等通道转角挤压（ECAP）是制备块状超细晶（UFG）/纳米晶金属材料的常用技术。通过ECAP变形,可以制备具有优异综合性能的UFG钛及钛合金。本文综述了生物医用UFG钛及钛合金的ECAP制备方式,着重讨论了ECAP变形对钛及钛合金的组织、力学性能、耐腐蚀性能和耐磨损性能的影响,分析了钛及钛合金的ECAP变形机制和晶粒细化机制,提出了通过ECAP变形结合传统塑性加工和变形后热处理来进一步优化钛及钛合金综合性能的想法。