TiAl合金不同钛铝比层片组织的稳定性

对钛铝比为１．１７４、１．１０５和１．０４１的（ＴｉＡｌ）－２．５Ｖ－１Ｃｒ（ａｔ％）合金层片组织在１３２３Ｋ热暴露中的组织变化进行了观察和分析。发现钛铝比对ＴｉＡｌ合金层片组织的稳定性和失稳分解机理有重要影响，钦铝比适当大于１：１（如１．１０５）的合金可以得到稳定性更好的层片组织。

移动感应加热异温轧制钛/铝复合板的协调变形和力学性能

提出了一种移动感应加热异温轧制制备钛/铝复合板的方法,应用电磁感应单独加热移动的钛板,与室温铝板轧制复合,实现钛和铝的协调变形,提高了复合板的结合强度。采用ANSYS有限元软件模拟移动感应加热过程中钛板的温度变化过程,确保在轧辊入口位置时,钛板沿宽度方向温度分布均匀。基于有限元模拟结果确定钛板移动速度和感应加热参数,并进行了移动感应加热和轧制复合实验,研究了不同压下率对于钛/铝复合板协调变形和结合强度的影响。结果表明:随着压下率的增加,钛/铝变形率差值先减小后增大,当轧制压下率为39.4%时,钛/铝轧制变形率基本一致,轧后复合板平直,界面剪切强度最高,达到124.6 MPa,剪切断裂发生在铝基体上。

铝过渡层对钛/铝爆炸焊接影响的数值模拟

目的研究中间过渡层对爆炸焊接质量的影响。方法利用ANSYSLS-DYNA有限元软件结合SPH方法分别对TA2/5083Al和TA2/1060Al/5083Al爆炸焊接过程进行数值模拟研究,对复板的碰撞速度、竖向位移、碰撞压力、碰撞角进行了研究。结果在有过渡层复合板上,特征单元A、B、C的碰撞速度分别为431、440、451m/s,在无过渡层复合板上,特征单元A、B、C的碰撞速度分别为541、552、563m/s;在相同特征单元下,有过渡层的最大碰撞压力为5.1GPa,无过渡层的碰撞压力为6.8GPa。添加过渡层后,碰撞速度、碰撞压力更小。碰撞点处特征单元数值模拟出的碰撞角分别为11.10°、14.40°,对应的理论计算碰撞角分别为11.30°、14.21°,误差幅度在1.32%~1.80%。结论在基复板之间添加过渡层铝,可以使复板产生多次碰撞进而划分总动能,从而达到减小动能的目的;可有效减小基复板的碰撞速度和碰撞压力,使基复板结合得更加牢固和平稳,使爆炸焊接质量更好,且碰撞角的数值模拟结果与理论计算结果基本吻合,证明理论计算公式具有一定的准确性。

双作用多级钛/铝复合液压缸的轻量化设计及校核

对一般脱轨事故的动车车辆实施顶复作业是一种常用的救援方法,对于顶复作业,液压起复机具是技术关键,其中液压缸是主要的支撑设备。为解决铁路救援设备液压缸重量大、携带不便等问题,设计了一种双作用多级钛/铝复合液压缸。在保证液压缸安全前提下,与原有液压缸重量作对比,通过轻量化设计后对比发现钛/铝复合液压缸缸体重量从29.5 kg降至21.9 kg,减重可达25.7%,且应力分布、材料利用率、液压缸耐腐蚀性能、耐磨性等指标均优于纯钛合金液压缸。对液压缸的轻量化开发不但提升铁路救援便捷性和效率,还为液压缸设计和制造水平开拓了新视野,更符合市场需求。

掺钕钇铝钙钛晶体激光结合两种再矿化制剂与早期釉质龋的再矿化

背景:近年来,多种激光被广泛应用于口腔医学相关的各种疾病,包括龋病的预防及治疗。目的:探讨掺钕铝酸钇晶体(neodymium-doped:yttrium aluminum perovskite,Nd:YAP)激光联合两种再矿化制剂对早期釉质龋再矿化的作用。方法:将60颗牙釉质块体外建立人工龋模型后,随机分为6组(n=10):A组不进行任何处理,行体外pH循环;B组进行护牙素(主要成分为酪蛋白磷酸钙复合体)再矿化处理,行体外pH循环;C组进行舒适达牙膏(主要成分为生物活性玻璃)再矿化处理,行体外pH循环;D组进行Nd:YAP激光照射,行体外pH循环;E组进行Nd:YAP激光照射,然后进行护牙素再矿化处理,行体外pH循环;F组进行Nd:YAP激光照射,然后舒适达牙膏再矿化处理,行体外pH循环;再矿化处理2次/d,实验周期20 d。G组为正常对照,未致龋,未进行再矿化处理,仅行体外pH循环。实验结束后,检测各组牙釉质表面的显微硬度、形貌与Ca/P比值。结果与结论:①B、C、D组牙釉质表面的硬度值高于A组(P<0.0001),E、F组牙釉质表面的硬度值明显高于B、C、D组(P<0.0001),F组牙釉质表面的硬度值明显高于E组(P<0.0001);②扫描电镜下可见,A组牙釉质表面存在大量的脱矿孔隙;B组牙釉质表面有矿物质沉积,沉积不均匀且较为疏松;C组牙釉质表面有大量矿物质沉积,且钙化团块间可见脱矿孔隙;D组牙釉质表面较为平整,脱矿孔隙较A组明显变小,釉柱间质有破坏;E组牙釉质表面矿物质沉积较厚,脱矿孔隙明显减少;F组牙釉质表面沉积的矿化物最为致密且均匀,脱矿孔隙细小;③B、C组牙釉质表面Ca/P比值明显高于A组(P<0.0001),E组牙釉质表面Ca/P比值明显高于B、C、D组(P<0.0001),F组牙釉质表面Ca/P比值高于E组(P<0.001);③结果显示,生物活性玻璃、酪蛋白磷酸钙复合体、Nd:YAP激光在牙釉质脱矿后均具有促进牙釉质表面再矿化的作用,Nd:YAP激光联合生物活性玻璃或酪蛋白磷酸钙复合体能进一步加强牙釉质龋的再矿化作用,其中Nd:YAP激光和生物活性玻璃的联合使用效果最佳。

磷酸钛铝锂基全固态金属锂电池界面稳定性研究

采用固体电解质代替具有可燃性的液态电解液可有效解决当今锂离子电池的安全问题。然而,固态电池中的电极/电解质的固-固接触通常具有较大的界面阻抗,从而导致电池极化增加。采用聚偏氟乙烯(PVDF)基固体电解质作为正负极界面缓冲层,可有效地解决固体电解质与电极的高界面阻抗问题,使正极界面单位面积阻抗从1 716Ω/cm^(2)降至213Ω/cm^(2)。在负极处,PVDF可提供良好的弹性支撑,使负极界面单位面积阻抗从1 135Ω/cm^(2)降至109Ω/cm^(2)。此外,金属锂对称电池的直流极化测试表明,经过PVDF修饰后负极界面稳定性显著提高。最后,组装的钴酸锂/金属锂软包电池,正负极界面均经PVDF修饰后,电池能量密度可达到336 W·h/kg。1C条件下循环300次后,容量保持率可从30.7%提升至83.3%。

含夹层钛/铝爆炸焊接复合材料的界面特征及力学性能

通过爆炸焊接技术制备了含夹层的TC1/AA1060/AA6061复合材料,并对界面形貌和界面元素分布进行了研究。通过电子背散射衍射方法研究界面晶粒分布,并通过数值模拟得到的界面温度来解释晶粒分布。通过力学性能试验得到复合材料的拉伸和剪切力学性能。界面微观组织结构和力学性能的测试结果表明:TC1/AA1060/AA6061复合材料具有较好的焊接质量。两个界面形貌与数值模拟结果一致,数值模拟得到的界面温度可以解释界面和涡旋区域的晶粒分布。元素在TC1/AA1060界面的扩散宽度为12.3μm,未检测到金属间化合物。在两个涡流区只检测到Al和O元素。此外,还在界面附近不同区域进行了纳米压痕试验,TC1/AA1060界面的纳米硬度介于两侧材料之间,而AA1060/AA6061界面的纳米硬度小于两侧材料。

钛铝金属间化合物的制备技术概述

钛铝金属间化合物具有密度小、熔点高、比强度高、高温抗氧化和耐腐蚀的特点,作为新一代航空航天、飞机叶片和汽车涡轮材料,近年来引起了广泛关注。本文介绍了钛铝金属间化合物的性质及应用,总结了粉末冶金法、铸锭冶金法、铝热还原法和熔盐法的研究进展,分析对比了每种方法的优缺点,并展望了未来钛铝金属间化合物的发展方向。

聚合铝钛基絮凝剂的合成与应用

聚合铝钛基絮凝剂是一种新型的高分子聚合絮凝剂,研究证明其具有铝盐絮凝剂有机物去除效率高、成本低的优点,也具有钛盐混凝剂低毒性、生物相容性和沉降性能好的优点。研究通过慢速滴碱法与电渗析法制备了两种聚合氯化铝钛絮凝剂(PATC),对两种不同制备方法的PATC进行了絮凝剂结构、絮凝效果以及絮凝动力学三个方面的研究。实验结果表明E-PATC的中、高聚体比S-PATC多3.89%,Zeta电位高8.9 mV。对两者的絮凝动力学进行了对比,发现E-PATC的生长速度快,絮体粒径大,易沉降。综上,E-PATC与S-PATC的絮凝效果相差不大,但E-PATC絮凝产生的絮体粒径大,不易破碎,具有更好的沉降性。

铝钛复合交联剂的合成及酸性交联瓜尔胶研究

以聚合氯化铝、钛酸四丁酯、乳酸、甘油、三乙醇胺、醋酸为原料,合成了大分子尺寸铝钛复合交联剂,制备了酸性瓜尔胶冻胶压裂液,考察了冻胶的耐温耐剪切性能以及粘弹性,表征了冻胶的微观结构,研究了冻胶破胶液的防膨性能和残渣含量。实验结果表明:以聚合氯化铝为原料制备的铝钛复合交联剂具有更大的分子尺寸,该交联剂在交联过程中扩散速率降低,可实现延迟交联,形成的冻胶微观网格尺寸有明显的增大,尺寸大小在44~51μm之间,冻胶具有较好的粘弹性和较强的耐高温耐剪切性能。破胶液在不加防膨剂的情况下防膨率达到65.1%,且残渣量较低,对储层伤害小。

高钛低铝特种焊接用钢浇铸稳定性研究

高钛低铝特种焊接用钢生产难度大,生产过程不稳定。通过对连铸生产过程中出现的结鱼及结瘤物检验及理论分析,查明影响浇铸稳定性的原因主要为钢中氧氮与钛结合形成的钛类夹杂物。通过采取纯化合金、降低精炼渣中SiO_(2)活度、调整钛合金化时间等措施,提高了钢水纯净度,钢中氮质量分数由39×10^(-6)降低至28×10^(-6)、氧质量分数由29×10^(-6)降低至21×10^(-6)、钛回收率由62.5%提高到65.3%,连铸浇铸过程稳定,解决了连铸坯表面夹渣和盘条表面结疤问题。

1060铝过渡层对钛/铝爆炸焊接影响的数值模拟

为了研究过渡层(1060Al)对于钛/铝复合板爆炸焊接的影响,以爆炸焊接理论为基础,在ANSYS/LS-DYNA软件中分别对TA2/5083Al与TA2/1060Al/5083Al(0.3/0.5 mm过渡层)复合板爆炸焊接进行数值仿真,并对比两组模型的位移变化、速度变化、压力变化。研究表明,在1.4 cm布药厚度情况下,在TA2与5083之间设置1060Al,可以使碰撞速度和碰撞压力的峰值得到显著下降,使基复板更加平稳地结合,获得较好的爆炸焊接复合板。

爆炸焊接制备铝-钛复合板工艺研究

开发了1060铝/TA2钛直接爆炸复合新工艺,研究装药量、间隙距离和垫板等参数对复合效果的影响。结果表明:装药量和布药方式对铝-钛板复合强度有明显影响,结合面剪切强度随装药量增多而先增加后降低,分析对比后确定了装药量、间隙距离和垫板形式;爆炸焊接时对6种工艺参数制备的铝-钛复合板结合性能进行分析对比,确定了适宜的焊接参数,进一步优化垫板缓冲层和阶梯布药方式,生产的大规格铝-钛复合板有效区结合率达到100%,批量生产合格,复合质量和结合强度优良,掌握了大规格铝钛直接爆炸复合的工艺技术。

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.

聚合氯化钛铝絮凝剂的制备及应用

采用电化学法制备了絮凝剂聚合氯化钛铝(PTAC),并通过SEM、FTIR和XRD等多种手段进行了表征,考察了该絮凝剂对气田废水的处理效果。实验结果表明:与化学法制备的PTAC相比,采用电化学法制备的PTAC表面光滑、杂质含量少、对废水的絮凝效果更好;絮凝剂PTAC的最佳制备条件为碱化度1.5、Ti与Al的摩尔比100∶8;在PTAC加入量为32 mg/L、初始pH为5.5~7.5、沉降时间为50 min的条件下,气田废水经处理后,出水COD、UV_(254)和浊度去除率分别为84.35%、80.13%和84.55%。

热处理温度对铝-铝-钢与铝-钛-钢爆炸复合板界面组织与性能的影响

为评价铝-铝-钢与铝-钛-钢两种爆炸复合板的可靠性,对比了不同热处理温度条件下铝-钢和铝-钛结合界面性能稳定性与组织演变。采用箱式电阻炉对铝-铝-钢和铝-钛-钢两种复合板进行250~550℃保温1 h的热处理,对热处理后的材料进行剪切性能和拉脱性能测试,并借助SEM和HRTEM等手段对界面反应相进行表征。结果表明,铝-钛-钢复合板具有更加优异的耐热稳定性,在热处理温度的影响下,界面性能损伤量更小,损伤速度更慢。铝-铝-钢在450℃以上出现连续层状金属间化合物,其类型为Fe_(2)Al_(5)和Fe_(4)Al_(13);铝-钛-钢在500℃开始出现不连续的Ti-Al金属间化合物,550℃形成连续层状产物,其类型为TiAl_(3)。相同热处理温度条件下,铝-钢界面反应产物厚度远大于铝-钛界面反应产物厚度。同时,对钢-铝和钛-铝界面反应相形成的热力学和动力学进行了分析,发现钛-铝界面比钢-铝界面的反应驱动力更小,扩散反应速率更慢,这可能是铝-钛界面具有更优异组织与性能稳定性的主要原因。

铝合金熔敷层数对添加Nb中间层钛/铝异种合金CMT-WAAM构件微观组织影响

针对采用基于冷金属过渡(CMT)技术所制备的添加Nb中间层钛/铝异种合金电弧增材制造(WAAM)试样,研究了铝合金熔敷沉积层数对试样微观组织的影响规律。结果表明:随着铝合金熔敷沉积层数由1层增加至5层,添加Nb中间层钛/铝异种合金试样中第1层铝合金熔敷沉积层发生重熔的次数逐渐增加,使得铝合金沉积层中所析出的Al3Nb金属间化合物数量有所减少,且尺寸也有所减小;随着铝合金熔敷沉积层数的增加,铝合金熔敷沉积层底部所析出的Al3Nb金属间化合物呈岛状-长条状-短棒状的分布特征;分别熔敷沉积1层、3层和5层铝合金时,添加Nb中间层钛/铝异种合金试样中铝合金熔敷沉积层与Nb中间层之间均会形成Al3Nb金属间化合物反应层,反应层的厚度分别为1.1~2.9μm, 1.3~3.6μm和1.4~3.6μm。

电感耦合等离子体发射光谱法测定γ-钛铝铌合金中铝、铌、钨、硼

建立电感耦合等离子体原子发射光谱法测定γ-钛铝铌合金中铝、铌、钨、硼的分析方法。采用10 mL盐酸+2 mL氢氟酸+1 mL硝酸消解γ-钛铝铌合金,以基体匹配法建立系列校准曲线,选择铝394.401 nm、铌269.706 nm、钨207.912 nm、硼249.772 nm为分析线,采用左右两点离峰背景扣除方法校正背景光谱的重叠干扰和漂移干扰,各元素质量分数的线性范围分别为:铝30%~40%,铌10%~25%,钨0.015%~1.0%,硼0.003%~0.10%。测定结果的相对标准偏差均不大于4%(n=10),加标回收率为93%~108%。该方法能够满足Ti-(30~40)Al-(15~20)Nb-x W-y B中主量铝、铌和微量钨、硼的同时、快速检测需求。

铝钛聚合物对煤泥水沉降特性的影响

以氢氧根为变量制出不同碱化度的铝钛聚合物(PATC),以及对比分析了其与聚铝、氯化铝对煤泥水的沉降效果,并结合Zeta电位与显微技术分析了其沉降特性的作用机理。结果表明在碱化度0.5下铝钛聚合物用量为0.8 kg/t时,PATC的絮团粒径最大,为80.1μm,较聚铝、氯化铝作用下絮团增大1.85与2.92倍,电位提升了36.79 mV,且药剂用量最小,说明阳离子价位越高,中和电位越强,颗粒更易聚集沉降,因此高价位阳离子是进一步提高微细粒难沉降煤泥水沉降效果与降低药耗的发展方向之一。

新型铝钛添加剂的制备与实收率研究

采用不同比例的KBF4作为助熔剂,添加到铝钛复合粉体中,压制成型制备铝钛添加剂,将添加剂放入铝熔体中,分析其投入后的实收率。结果表明:铝钛复合粉体中添加质量分数为1%、3%和5%的KBF4制备的三种铝钛添加剂,随投入时间延长,铝钛添加剂的实收率都明显提高;投入时间超过10 min后,实收率增速显著降低;添加质量分数为1%和3%的KBF4制备的铝钛添加剂各时间点的实收率及其变化趋势十分接近,投入时间为20 min时的实收率仅为69%左右;相比其他两种铝钛添加剂,添加质量分数达到5%的KBF4制备的铝钛添加剂在各时间点的实收率显著提升,当投入时间达到20 min后,实收率达到78.59%。