低成本TiH_(2)粉末制备Ti/(TiB+TiC)复合材料的组织与性能

使用低成本的TiH_(2)粉末代替纯钛粉,通过添加B4C原位生成TiB和TiC两种增强相,经过真空无压烧结及热挤压工艺制备出具有优异力学性能的Ti/(TiB+TiC)钛基复合材料,分析了制备工艺和增强相对复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiH_(2)粉末具有较好的烧结活性,脱氢烧结样品的相对密度可达97.7%;经热挤压工艺,相对密度进一步提升到99.9%,接近于全致密。增强相TiB为短纤维状,TiC为颗粒状,均匀分布在等轴α-Ti基体中,能抑制等轴晶的长大,细化晶粒。热挤压工艺能进一步细化晶粒,使组织更加均匀致密,挤压态钛基复合材料具有高硬度和良好的强塑性匹配。TiH_(2)+4%B4C(体积分数)挤压态复合材料维氏硬度Hv0.3310,屈服强度683 MPa,抗拉强度851 MPa,断后伸长率15.1%。

双喷嘴气雾化技术制备球形AlSi10Mg粉末及其表征（英文）

采用自行研制的双喷嘴气雾化技术制备AlSi10Mg合金粉末,研究导液管直径、雾化压力、熔体过热度对粉末特性的影响,引入钝度和赘生物指数概念来表征粉末球形度和卫星粉。结果表明:所制备粉末的粒径中值在25～33μm范围内,在过热度为350 K条件下,细粉(<50μm)收得率最高达到72.13%。粉末粒度随着熔体过热度的增大而减小,随着导液管直径的增大而增大。钝度值为96%～98%的粉末占总体的60%以上。所有批次的粉末赘生物指数表明:70%～85%的粉末没有粘连卫星颗粒,只有极少量粉末粘连2个或者3个卫星颗粒。粉末组织中除Al和Si相存在外,还有亚稳态的Al9Si相生成。

基于高通量的原位制备网状结构TiC增强TC4复合材料的组织与性能

以不同粒度的TC4合金粉末为基体材料,以VC作为碳源,采用高通量热压烧结工艺,原位制备具有不同网状结构尺寸和不同TiC体积分数(分别为2%、4%和6%)的TiC/TC4钛基复合材料,研究TiC含量和TC4粉末粒度对复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiC/TC4复合材料中的TiC增强颗粒呈网状分布。与TC4合金相比,TiC/TC4复合材料的组织明显细化。随TiC含量增加,TiC网状结构的厚度增大,材料的抗拉强度与伸长率先升高后下降,TiC含量为2%的复合材料综合性能最优。随TC4粉末粒度减小,TiC/TC4复合材料中的基体组织逐渐细化,基体的连通性提高,材料抗拉强度与伸长率同时提高。采用粒度为40-80μm的TC4合金粉末为原料制备的2%TiC/TC4复合材料,网状结构尺寸小,综合性能最优,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为946 MPa、1058 MPa和18.1%,较TC4合金分别提高29.6%、31.6%和118.1%。

基于TiH_(2)原料的粉末冶金Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的组织与性能研究

目的研究烧结工艺对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织演变及力学性能的影响。方法以TiH_(2)粉末为原料,采用粉末冶金工艺制备低成本高性能的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金,分析合金在不同烧结条件下组织与性能的变化规律。结果TiH_(2)的脱氢温度区间集中在450~700℃;Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的烧结过程可分为缓慢致密化、快速致密化、全致密化3个阶段。随着烧结温度的升高与保温时间的延长,试样基体中的等轴α-Ti含量减小,而层片状组织结构的体积分数增大;同时,材料的孔隙率降低,孔洞的圆整度提高,而孔隙半径减小。在1250℃下保温烧结4 h后,可制得相对致密度为97.5%的合金试样,其压缩屈服强度σb为1140 MPa,而压缩应变δ为24%。结论相比于保温时间,烧结温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的烧结行为有着更加显著的影响,合理选择烧结参数可制得高致密高性能的钛材。

选区激光熔化工艺对NiTi形状记忆合金相变及拉伸性能影响

采用选区激光熔化成形工艺制备了NiTi形状记忆合金,研究了不同工艺参数组合下激光能量密度对NiTi合金相变、显微组织、拉伸性能和形状记忆性能的影响。结果表明:激光能量密度在45~85 J·mm^(−3)时,试样相对密度均在99.5%以上。随激光能量密度增大,试样中NiTi(B2)相含量有所减少,相变温度逐渐提高。在打印试样中均存在纳米Ti_(2)Ni相,随激光能量密度增大,析出相从均匀点状分布变为半网状分布。激光能量密度为47.62 J·mm^(−3)的试样具有最优综合性能,样品的抗拉强度为(783±3)MPa,断后伸长率为(13.9±0.2)%,室温循环拉伸20次经热回复后回复率可达100%,可回复应变为2.75%。

电极感应熔炼气雾化制备Ti-6Al-4V合金粉末的性能及其表征

采用自行研制的无坩埚电极感应熔炼气体雾化设备制备Ti-6Al-4V合金粉末。使用环孔型和环缝型两种气雾化喷嘴,改变雾化压力和熔炼功率,设计4组工艺参数,研究雾化工艺对粉末性能的影响规律。根据激光选区熔化(SLM)对粉末的要求,将筛分得到的粒径小于53μm的粉末进行表征,采用MASTERSIZE 2000激光粒度分析仪分析不同雾化工艺制备粉末的粒度分布,采用欧奇奥500NanoXY+HR型粒度粒形分析仪对粉末的粒形进行量化表征分析。结果表明,采用环缝型喷嘴、5 MPa的雾化压力和25 kW的熔炼功率的工艺参数组合制备的粉末效果最佳,得到的粉末粒径较小且分布集中,粉末粒度呈近似正态分布,D10、D50和D90分别为19.4、31.9和51.5μm;粉末的球形度较高,粉末圆度的平均值为90.6%,欧奇奥钝度的平均值为92.7%,超过80%粉末的赘生物指数为0,卫星粉较少。通过XRD、SEM、EDS能谱和氧氮仪等手段对粉末进一步分析,发现粉末内部组织为不同取向的针状α’马氏体,空心粉含量较少,粉末成分无损耗且氧含量较低。对该粉末进行SLM成形,成形件致密度达到99.02%,表面粗糙度为4.98μm,显微硬度HV0.5为3525 MPa。

热处理对激光选区熔化成形Inconel 718合金显微组织结构和力学性能的影响

主要研究了激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形Inconel 718合金经固溶时效(SA)、均匀化+固溶时效(H+SA)、热等静压+固溶时效(HIP+SA)3种热处理后显微组织结构的转变与力学性能之间的关系。结果表明,沉积态试样的晶粒内部存在大量树枝晶结构,枝晶间析出了大量硬脆Laves相。恰当的均匀化处理虽能促进δ相析出,但无γ"、γ'相,材料强度较低。热等静压(1080℃,148 MPa,2 h)能有效消除沉积态中的Laves相和微孔,经随后SA处理,材料的晶粒明显细化,晶界趋于平直,且强化相析出,材料的屈服强度、抗拉强度和硬度(HV0.2)显著提高,分别达到1191 MPa、1361 MPa、4900 MPa,断后伸长率达13.30%,在提高材料强度的同时较大程度保留了材料的延展性,获得了良好的综合力学性能。