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利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb合金表面制备陶瓷涂层.用扫描电镜和X射线衍射仪观察并分析陶瓷膜层的组织形貌和相结构,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-IG高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察涂层的摩擦性能和耐腐蚀性能.结果表明:陶瓷层主要由金红石TiO<,2>相和锐钛矿TiO<,2>相构成,膜基结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐腐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,涂层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损.

关键词: Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb , 微弧氧化 , 结合强度 , 绝缘性 , 磨损 , 腐蚀

TC4钛合金表面CrN和DLC耐磨涂层制备及性能研究

李兆峰 , 李志强 , 赵朋举 , 李士凯 , 张建欣

材料开发与应用

采用物理气相沉积技术,在TC4合金表面成功制备出CrN和DLC耐磨涂层.用扫描电镜和光学显微镜分析了耐磨涂层的表面/截面形貌和涂层厚度,VHM-I04显微硬度计测试了涂层的硬度,WS-1型划痕试验机研究了涂层的结合强度,IPC-208B原子力显微镜观察了DLC涂层的表面粗糙度,并采用TE66微磨损试验机系统考核了两种涂层的摩擦学性能.结果表明:CrN涂层厚度为5.12 μm,硬度HV 1 267,结合力为22.95 N;DLC涂层由致密分布的纳米颗粒组成,厚度2.30 μm,硬度HV 2 176,结合力24.85 N,表面粗糙度仅为4.86 nm;与裸TC4合金和CrN涂层相比,DLC涂层的摩擦系数较小,只有0.073,具有较好的减摩和抗磨性.

关键词: TC4钛合金 , CrN涂层 , DLC涂层 , 结合力 , 摩擦系数

钛合金厚板窄间隙TIG焊接接头的组织和力学性能

胡伟民 , 李国林 , 刘希林 , 张建欣 , 王岗

中国有色金属学报

通过窄间隙TIG自动焊接方法,完成40 mm TA2试板的对接焊接,获得无缺陷的焊缝,对全焊缝厚度进行组织和力学性能检验.结果表明:各层焊缝性能均合格,采用窄间隙焊接方法可以获得优质的焊接接头.先焊区域由于受压缩塑性变形,焊缝的冲击韧性有了明显的提高.并初步分析了冲击韧性提高的原因.

关键词: 钛合金 , 厚板 , 焊接接头 , 组织 , 冲击韧性

钛合金表面微弧氧化纳米防污涂层及性能研究

李兆峰 , 蒋鹏 , 张建欣 , 廖志谦 , 李士凯

材料开发与应用

利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面成功制备出纳米防污陶瓷涂层.采用扫描电镜、透射电镜和光学显微镜分析了纳米防污涂层的表面形貌、微观形态和氧化层厚度,采用X射线光电子能谱和X射线能谱仪对防污涂层的元素价态和化学组成进行了分析,采用WS-1型划痕试验机和数字万用表研究了涂层的结合强度和绝缘性,并采用TE66微磨损试验机和进行天然海水挂片试验考察了涂层的摩擦学性能和防污性能.结果表明:防污涂层厚度可达到20 μm以上,涂层有非晶和20-50 nm纳米晶TiO2及Cu2O构成,膜基结合强度达到50 MPa,涂层绝缘性和耐磨性良好,防污性能得到明显改善,挂片6个月后涂层表面仅有少量海生物附着,而裸钛合金样品挂片3个月后则完全被海生物附着.

关键词: Ti-6Al-3Nb-2Zr合金 , 微弧氧化 , 纳米晶 , 防污涂层 , 结合强度 , 磨损

钛合金微弧氧化膜的性能探讨

李兆峰 , 张建欣 , 蒋鹏 , 李士凯 , 廖志谦

材料保护

钛合金微弧氧化膜具有优良的综合性能,但过去的研究多针对Ti6A14V及医用纯钛,且电解液常用硅酸盐和磷酸二氢盐体系,不够全面、系统.为此,以磷酸盐溶液体系在船用TA2表面制备了陶瓷微弧涂层.采用SEM、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面形貌、截面形貌、氧化层厚度、相结构和显微硬度进行了观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表测定了膜层的结合强度和绝缘性.并用盐雾试验机考察了涂层的耐蚀性.结果表明:随氧化时间的延长,膜层厚度不断增加,氧化60 min后膜层厚度可达到20 μm以上;陶瓷层主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜基结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好.

关键词: 微弧氧化 , 船用钛材TA2 , 结合强度 , 绝缘性 , 耐蚀性

钛合金大厚板窄间隙焊接接头三维应力数值模拟计算

廖志谦 , 刘希林 , 周川 , 张建欣

中国有色金属学报

基于热-力耦合的焊接热弹塑性有限元法,建立运动电弧作用下的二维体热源模型.采用"生死单元"技术实现焊缝的顺序生长来完成温度场的计算;选择平面应变模型,计算大厚度多道焊接的残余应力,最终得到钛合金厚板焊接过程温度场和应力场分布以及厚板焊接接头的三维应力的分布规律,并与钛合金厚板应力测试结果进行对比验证,两者很接近.该研究结果为钛合金厚板焊接接头残余应力的研究提供了参考.

关键词: 钛合金 , 厚板 , 焊接接头 , 三维应力 , 热力耦合