Ti6Al4V表面激光渗碳磨削及其强化机理

目的利用激光渗碳磨技术,研究Ti6Al4V表面性-形协同控制机理。方法以Ti6Al4V为研究对象,提出了一种高效的加工强化一体化技术——激光渗碳磨削。即对工件表面预涂覆渗碳膏,并置于马弗炉中干燥,形成稳定的固态碳源。采用激光辅热的方式对磨削加工过程进行表面性形协同抗疲劳制造。通过对比实验研究了激光渗碳磨削和传统磨削对Ti6Al4V表面力学性能和加工表面质量的影响。对Ti6Al4V表面微相组成、硬度、耐磨性和表面粗糙度进行表征。探究了激光渗碳合金化对材料磨削去除的正向作用以及磨削热回火对重熔层性能的调节作用。结果激光辅热足以使磨削表面温度高达1700℃,实现表面主动渗碳,且激光渗碳磨削后,Ti6Al4V表面形成具有均匀树枝状晶和颗粒状碳化物的重熔层,加工表面硬度达到850HV,磨损损失仅为常规磨削的6.7%,表面粗糙度Ra降低22%。结论激光渗碳磨是一种高效的Ti6Al4V表面性-形协同制造新技术。渗碳重熔层不仅提高了加工表面力学性能,还会影响表层材料的磨削特性,使加工表面更加光整。该技术实现了磨削加工-强化一体化制造,对指导工业生产具有重要的实际意义。

Li_2B_2O_7-LiBO_2-LiF-Li_2CO_3熔融矿样XRF测定钒钛磁铁矿中Fe、V、Ti

文章采用一种新的熔融钒钛磁铁矿样方法,利用X射线荧光光谱法(X-ray fluorescence,XRF)测定钒钛磁铁矿中的铁、钛、钒组分。以Li_2B_2O_7+LiBO_2+LiF(配料比45∶10∶5)为主熔剂,Li_2CO_3为助熔剂,试样稀释比为1∶25,熔融温度为1 150℃,熔融时间为10min,发现熔融后样品消除了粒度效应和矿物效应,使得荧光强度基本接近最高强度,实现了基体效应及谱线重叠干扰的校正。通过加入钴内标,提高铁的测定精度;选用LiF220晶体测定钒,大大降低钛的干扰。该方法用于钒钛磁铁矿国家一级标准物质的测定,其结果与标准值吻合,与传统经典方法相比,矿样处理更为简单,消除了系统偏差。实验表明,铁、钛、钒各组分的精密度(RSDn=12)为0.75%~3.03%。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。

Ti6Al4V钛合金表面双层辉光等离子钨-钼共渗层的制备及其高温摩擦磨损性能

采用双层辉光等离子表面技术在Ti6Al4V钛合金表面进行钨-钼共渗,并对渗层的结构和高温摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:在Ti6Al4V合金表面形成了与基体结合良好的钨-钼共渗层;渗层由沉积层、过渡层和扩散层构成,渗层组织为钨、钼及其在钛合金中的固溶体TixW1-x、MoTi;与基体相比,在450℃条件下共渗层的摩擦因数稍有降低,而耐磨性却显著提高,且磨损后渗层表面磨痕显著减小,粘着和擦伤现象均得到明显减轻,其磨损机制主要是粘着磨损和少量的微切削。

高低温交替海洋环境Ti6Al4V合金的腐蚀损伤机理

目的探究高低温交替海洋服役环境中Ti6Al4V合金的腐蚀损伤失效过程,揭示高温氧化、沉积盐膜、频繁启动工作模式耦合作用下合金的腐蚀损伤与退化机理。方法采用高温氧化、高温氧化-盐雾交替和高温氧化-海水浸泡交替试验方法,对Ti6Al4V合金腐蚀失效行为进行了全面评估;利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)与扫描电子显微镜(SEM)等微尺度检测分析仪器,全面解析了合金损伤失效过程中表面物相结构、腐蚀产物成分及表/截面形貌特征。结果650℃氧化400 h后,Ti6Al4V合金表面氧化层(TiO_(2)+Al_(2)O_(3))生长致密且均匀;经50循环高温氧化-盐雾交替试验后,Ti6Al4V合金遭受加速腐蚀损伤,表面存在明显点蚀,氧化层出现分层剥落;经50循环高温氧化-海水浸泡试验后,Ti6Al4V合金腐蚀损伤进一步加速,但氧化层生长迅速,整体增重达5.167 mg/cm^(2)。结论高温氧化过程中Ti6Al4V合金表面氧化层呈缓慢均匀生长特征,具有优良的抗氧化性。高低温交替工作模式加速了氧化膜快速生长与结构破坏,Cl^(-)的浓度对Ti6Al4V合金表面氧化层的降解具有显著驱动作用,且Cl^(-)浓度越高腐蚀降解越严重。随着样品表面氧化层的致密性和完整性被破坏,混合盐逐渐侵入氧化层内部,加剧了氯化物的挥发,表明Ti6Al4V合金在高低温交替环境下抗腐蚀性较差。

球磨制备Ti_(0.8)Zr_(0.2)V_(2.7)Mn_(0.5)Cr_(0.7)Ni_(1.75)-15wt%A_2B_7复合储氢材料及其电化学性能研究

采用球磨和表面改性方法制备了复合储氢材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3。研究和分析表明,钒基Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.7铸态合金由bcc结构固溶体相和六方晶系C14型Laves相构成三维网状组织,球磨改性后钒基合金与La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3之间并未发生合金化反应。电化学性能研究表明,经球磨改性后复合材料Ti0.8Zr0.2V2.7Mn0.5Cr0.7Ni1.75-15wt%La1.5Mg0.5Ni6.7Al0.3能明显增加合金的电极放电容量。铸态钒基合金和球磨复合材料均具有良好的电化学循环稳定性,其中球磨1h后电极最大放电容量为300.1mA/g,经100次循环后的电化学容量保持率为97.2%,球磨5h后试样的循环稳定性高达99%。

烧结温度对Zn-Nb共掺Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷微结构与介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y5V型Zn、Nb共掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷,通过XRD、SEM等分析检测手段对样品进行表征。研究了烧结温度对陶瓷相组成、微观结构、介电性能及介电弛豫的影响。结果表明:样品为单一的四方相钙钛矿结构,随着烧结温度的增加,陶瓷晶粒尺寸与介电常数增大,弥散相变系数(γ)先增加后减小。当陶瓷的烧结温度为1 280℃时,陶瓷的平均晶粒尺寸约为3μm、密度(6.0346g/cm^3)与γ(1.909 2)达到最大值,室温相对介电常数(ε_r)和介电损耗(tanδ)分别为14 849和0.37%。

1215钢与Ti6Al4V合金的动态应力应变行为

通过热模拟实验研究易切削材料1215钢和难切削材料Ti6Al4V合金的动态应力应变行为,讨论易切削材料和难切削材料动态形变行为的差异及其原因,分析切削过程中2种材料的形变再结晶行为。结果表明:1215钢在高温低应变速率条件下,可以诱发动态再结晶过程,出现明显的软化;对于Ti6Al4V合金,在Zener-Hollomon参数(Z参数)较小时,没有出现明显的软化,相反在高应变速率下出现了软化,这种现象难以用动态再结晶理论来解释。

TiO_2对V_2O_5离子储存电极薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶技术制备出(TiO2)x-V2O5复合离子存储电极薄膜,主要研究了有机、无机Ti源,TiO2掺杂量(x为0、0.05、0.1、0.2、0.3mol)等对V2O5薄膜结构与性能的影响。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、循环伏安测试(CV)、紫外-可见光谱等手段研究了薄膜的表面形貌、电化学性能和光学性能。结果表明,TiO2掺杂降低了V2O5薄膜离子储存容量,采用无机Ti源四氯化钛较有机Ti源钛酸丁酯掺杂的复合薄膜具有更高的可见光透过率以及离子储存容量,与V2O5薄膜相比,透射率增大了20%。随着无机Ti源掺量增多,薄膜离子储存容量降低,但在循环过程中降低趋势减缓并逐渐保持稳定,50次循环后纯V2O5薄膜储存容量降低了25%,掺杂TiO2后平均降低16%,V2O5薄膜循环稳定性有所提高。TiO2掺杂显著降低了V2O5阴极的着色效应,随着TiO2掺量的增加,复合薄膜光透过性增强。

峨眉大火成岩省攀西钒钛磁铁矿矿集区钴、镓、钪资源及综合利用潜力

峨眉大火成岩省内带攀西地区的攀枝花、红格、白马、太和等矿床的钒钛磁铁矿矿石量约100亿t,V_(2)O_(5)储量1580万t、TiO_(2)储量8.7亿t,此外还蕴含着丰富的Co、Ga、Sc、Cr等十多种稀有金属。尽管自20世纪八九十年代V和Ti逐渐得到了利用,但是Co、Ga、Sc、Cr等元素尚未得到综合利用,这些矿床的尾矿中还有巨量的各种金属元素。本文对近年来获得的磁铁矿、钛铁矿、单斜辉石电子探针和激光等离子质谱原位分析数据进行了系统分析,发现Ga和Cr主要赋存在磁铁矿中,Co主要赋存在硫化物和磁铁矿中,Sc主要赋存在单斜辉石和钛铁矿中;而且不同岩体中的磁铁矿、钛铁矿和单斜辉石中各种元素的含量存在差异。这些分析为矿石、尾矿甚至某些岩石中这些元素的综合利用提供了重要信息。

新疆尾亚钒钛磁铁矿——一个岩浆分异-贯入-热液型复成因矿床

由于特殊的矿化组合与大地构造环境,尾亚地区向来为研究东天山地区的地质学家所重视,然而关于尾亚矿床本身的研究尚不多见,本文试图对该矿床的地质特征和成因做一初步剖析,以期抛砖引玉,弥补东天山地区矿床研究的空缺。在详细的野外地质工作基础上,系统归纳整理了该矿床的地质特征,通过对矿石特征的研究,厘定了矿床的3个主要矿化阶段:岩浆结晶分凝阶段(形成似层状、浸染状和块状矿石)、贯入阶段(形成贯入式块状矿石)和岩浆热液阶段(形成伟晶状矿石)。对含矿岩石和矿石矿物进行了地球化学研究,计算出成矿的物理化学条件。含矿辉长岩的成岩温度为1296～1009℃,压力为296MPa左右,氧逸度为10-5.62～10-7.43;成矿温度(硫化物)为571～449℃,硫逸度为10-19.35～10-19.77。该矿床属于与碱性超镁铁质_镁铁质杂岩有关的岩浆型矿床;矿床形成以岩浆分凝和贯入式为主,晚期出现少量岩浆热液作用,为一岩浆分异_贯入_热液型复成因矿床。

陕西汉南毕机沟钒钛磁铁矿锆石U-Pb年代学及其意义

毕机沟钒钛磁铁矿位于扬子板块北缘汉南杂岩的西北部,是基性-超基性杂岩体分异演化的产物。矿区范围出露的岩石主要包括橄长岩、辉长岩、辉长闪长岩和闪长岩,具有明显岩相分带和韵律旋回特征。目前,已发现的多个钒钛磁铁矿体均位于基性岩-超基性杂岩体的辉长岩相带内。本次研究对毕机沟矿区的含矿辉长岩和穿切含矿辉长岩的花岗岩脉进行了原位微区LA-MC-ICPMS锆石U-Pb定年,获得两者的侵位时间分别为(783±4)Ma(MSWD=0.09)和(759±4)Ma(MSWD=1.50),结果表明毕机沟钒钛磁铁矿的成矿时代大约为783 Ma,但不晚于759 Ma。结合前人区域成果资料,毕机沟含钒钛磁铁矿的基性-超基性杂岩体与该区新元古代大规模具岛弧性质的基性-超基性杂岩体的形成时代相近,我们认为毕机沟钒-钛磁铁矿可能形成于活动型大陆边缘环境。

四川攀枝花铁矿碳酸岩的发现和确认——地质特征、斜锆石U-Pb年龄、C—O同位素组成证据

碳酸岩是一类稀少但具有重要地质意义的一种岩石类型,且碳酸岩也往往构成大火成岩省岩石序列中的重要组成部分。我国西南地区晚二叠世峨眉山大火成岩省举世闻名,但此前尚未有同期的火成碳酸岩报道。本项目组在四川攀枝花地区开展的地质填图过程中,识别出大规模的碳酸岩,其沿北东—南西向延伸约20千米,可能是我国最大的岩浆型碳酸岩。大量的暗色纯橄榄岩、二辉橄榄岩及煌斑岩地幔捕虏体是认定岩浆型碳酸岩最直接、最重要的野外证据。碳酸岩主体为侵入岩,其次为少量的喷出岩、火山角砾岩及潜火山岩,空间上与侵入碳酸岩紧邻。碳酸岩侵入岩主要由方解石、白云石、橄榄石、斜方辉石及其蚀变而成的蛇纹石组成,并可根据矿物粒度、含量、结构、构造及颜色,划分出不同的碳酸岩类型。碳酸岩喷出岩由方解石、白云石、暗色矿物及气孔构成;潜火山岩由火山角砾、火山岩玻璃及方解石胶结物构成,方解石胶结物的形成可能与岩浆晚期的少量气液活动有关。拉纳箐矿区粗粒白云石碳酸岩中斜锆石以及与碳酸岩共生的石英二长岩中锆石的加权平均年龄分别为263.5±3.2 Ma(MSWD=0.41,n=20)和260.2±1.7 Ma(WSWD=0.30,n=20)。大规模碳酸岩的识别完善了峨眉山大火成岩省岩浆岩序列。碳酸岩的δ13CPDB(-9.6‰^+1.3‰)及δ18OSMOW(+12.9‰^+21.3‰)值与其它典型碳酸岩的同位素值接近。攀枝花铁矿区碳酸岩与冕宁—德昌新生代稀土矿化碳酸岩的岩性组合、矿物组合及蚀变类型差异显著,反映了二者具有不同的成因。前者与喜马拉雅造山运动有关,后者形成于与峨眉地幔柱有关陆内裂谷环境,可能为深部地幔低部分熔融的产物,是真正意义上"干的"岩浆成因的碳酸岩。

微波消解样品-电感耦合等离子体质谱法测定钒钛磁铁矿中杂质元素

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了钒钛磁铁矿中12种杂质元素(砷、铅、锡、锑、锆、铋、锌、铜、钴、镍、铬及钼),用微波消解法以氢氟酸及硝酸作为溶解酸,有效地解决了因样品中含有较高量的二氧化钛、二氧化硅、五氧化二钒及三氧化二铝而造成的溶样困难问题。通过用高纯物质按65%铁,20%二氧化钛和10%五氧化二钒的配比制成的混合物,按相同方法消解处理成为基体空白溶液,检测作为扣除空白并选择适宜的同位素作为测定各元素的分析同位素,从而解决可能存在的质谱干扰。此外,加入铑溶液作内标克服了基体效应的干扰。12种元素的检出限(3s/k)在0.11～1.92μg.L-1范围内。各元素测定值的相对标准偏差(n=8)均小于5%。应用此方法分析了4个国家标准物质,所得测定结果与认定值相符。同时用此方法与电感耦合等离子体原子发射光谱法分析了3个磁铁矿样品,2种方法所测得的12种元素的结果相互符合。

含钪钒钛磁铁矿尾矿焙烧-浸出提取分离钪

采用氯化焙烧和碱分解焙烧方法预先处理钪粗精矿(Sc_(2)O_(3)44 g/t),强化载钪矿物晶体结构的转变,为焙烧渣进一步浸出分离钪创造有利条件。结果表明:在Na2CO_(3)和钪粗精矿质量比为0.45、焙烧温度为900℃、焙烧时间为120min、盐酸浸出液固质量比(mliquid:msolid)R=5:1、盐酸浓度为6mol/L的条件下两段浸出240min,钪的浸出率为84.32%,浸出渣中Sc_(2)O_(3)含量为8.67g/t。浸出渣的XRD、SEM-EDS及化学成分分析结果表明:浸出后钪粗精矿中的辉石类、角闪石等硅铝酸盐矿物物相谱峰消失,出现NaCl、Ca TiO_(3)、Fe_(2)O_(3)的谱峰,未见明显金属钪的谱峰,也进一步验证碱分解焙烧能够有效地破坏载矿物的晶体结构;强化矿物层间结构中的钪离子被释放,有助于焙烧渣盐酸浸出生成Sc Cl_(3),显著提高钪的浸出率。

朝阳某钒钛磁铁矿精矿钠化焙烧-水浸提钒试验研究

以某钒钛磁铁矿精矿为原料,Na_2CO_3为钠化剂,建立钠盐用量、焙烧时间、焙烧温度三因素四水平的钠化焙烧试验正交表。结果表明,在试验条件范围内,钠化焙烧各因素对钒浸出率的影响为焙烧时间>焙烧温度>钠盐用量,在一定范围内提高焙烧时间和焙烧温度有利于提高钒浸出率。

T_5和T_6-型邻域空间

本文在邻域空间中又引入了T5-型和T6-型邻域空间 ,并证明了一些等价命题 。

四川某钒钛磁铁矿床中-深部矿石赋存状态

为查明四川攀西某钒钛磁铁矿床中-深部矿石中有用矿物的赋存状态,采用化学分析、电子探针、X射线衍射、MLA和光学显微镜等手段进行了矿石主要化学成分、矿物组成、粒度和嵌布特征以及铁、钛赋存状态的研究。结果表明:矿石中铁主要赋存于钛磁铁矿中,钛主要赋存于钛铁矿中。矿石中铁的理论回收率为65%左右;钛的理论回收率为68%左右。研究结果对某钒钛磁铁矿床中-深部矿石的选冶研究具有重要指导意义,也对红格矿田乃至攀西地区基性-超基性钒钛磁铁矿矿石工艺矿物学研究具有重要启示。

压-剪试件在动态加载下的力学响应分析

基于ABAQUS软件对Ti 6Al 4V钛合金压-剪试件(shear-compression specimen,SCS)压缩过程进行3D数值模拟,研究压-剪试样在静动态加载条件下的力学响应。分析了SCS试件的几何参数(长径比、根圆半径、厚度)对分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验结果分析的影响,并讨论利用SCS试件获得材料屈服面的可行性。结果表明:几何参数对SHPB实验结果分析有影响,增加SCS长径比使得加载过程中动态力平衡能力减弱;满足动态力平衡的前提下,SCS试件能得到有效的动态、静态屈服面,可用来研究材料的屈服准则。