沉淀强化型Nb-W-Mo-Zr合金的结构和性能

介绍了一种固溶加沉淀复合强化型的Nb-W合金的结构特征,采用固溶加时效方法,使合金中的碳化物细小,均匀和弥散分布,拉伸试验结果表明,合金的室温和高温强化效果显著。对合金中可能的各种强化机制的作用,各强化机制之间相互影响也进行了讨论。

难熔多组元Ti−Nb−Zr−W合金随成分变化弹塑性和扩散性能的高通量探索

组合材料合成和分析方法能够很好地描述Ti−Nb−Zr−W体系难熔多元合金的弹塑性和扩散特性。在1273 K温度固溶退火25 h后制备6组Ti−Nb−Zr−W四元扩散偶,并对其开展电子探针显微分析和纳米压痕测试。随后,采用Oliver−Pharr和反向分析算法等方法获得Ti−Nb−Zr−W体系宽广成分范围的随成分变化弹塑性。此外,采用机器学习和实用高效数值回归方法分别建立Ti−Nb−Zr−W体系体心立方相的弹塑性和互扩散系数数据库。同时,提出由杨氏模量与主互扩散系数之比所定义的热加工性能参数来评估热加工过程行为。最后,讨论难熔多元合金的耐磨性并进行实验验证。结果表明,低钨含量的富Ti难熔多元合金具有高硬度、良好的耐磨性、高应力和良好的热加工性能,而高钨含量并不能改善富Ti难熔合金的弹塑性。

新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb钛合金的形状记忆和超弹性(英文)

采用弯曲和循环拉伸实验研究了新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb(TLM)钛合金的形状记忆和超弹性性能。探讨了变形温度、总应变和热处理等对TLM钛合金形状记忆和超弹性的影响规律。结果表明:新合金在热轧态和在α+β两相区固溶处理后空冷比从β相区固溶处理后空冷条件下具有较高的形变恢复率,最大恢复应变可达1.8%。随着总变形应变增加,形变恢复率降低。从β相区固溶处理后空冷后TLM合金具有较好的超弹性,优于热轧态或时效处理后TLM合金的超弹性能。

退火工艺对大形变冷轧Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn医用钛合金组织和力学性能的影响

以新型医用钛合金Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn为对象，研究了该合金经固溶处理、85％冷变形和再结晶退火后的组织和力学性能。研究表明：该合金经固溶处理和85％冷变形后均由单-的β相构成。冷变形使合金强度显著上升，弹性模量降低，伸长率略有下降。经650℃再结晶退火后，合金仍由单一的β相构成，晶粒显著细化。随着退火时间的延长，缺陷减少，再结晶比例增高，合金的强度略有降低，弹性模量有所升高，塑性显著改善。形变率为85％的Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn合金经650℃退火30～60min后，合金的强度和伸长率显著优于Ti-6A1—4V，综合力学性能优异，适合作为医用种植材料。

合金化Mo-3Nb单晶材料的室温力学性能

采用微型样品测试方法测试了俄罗斯及国产合金化Mo-3Nb单晶的室温力学性能。结果表明:俄罗斯Mo-3Nb单晶屈服强度、抗拉强度、显微硬度比国产Mo-3Nb单晶要高,而延伸率略低;微观分析发现俄罗斯单晶基体Nb含量略高于国内研制的单晶且含有一定数量的棒状强化物。微观组织和成分的差异是引起2种Mo-3Nb单晶力学性能差异的主要原因。

热镀锌用Mo-30W合金内加热套管的腐蚀性能

采用生产性试验研究了Mo-30W合金加热套管在3种镀锌工况下的腐蚀性能。结果表明,锌液温度是影响Mo-30W合金内加热套管腐蚀的重要因素,温度越高腐蚀速率越快;锌液中的铝与Mo-30W反应是腐蚀发生的主要原因。在实际工况下,热镀锌工艺温度、锌液中杂质含量、加热管的结构设计、加热管的加热功率以及Mo-30W合金质量都会显著影响内加热器的使用效果。

Ti45Al8.5Nb0.2W0.2B0.02Y合金热暴露组织及疲劳性能研究

在大气环境下,对Ti45Al8.5Nb0.2W0.2B0.02Y等温锻造合金分别在700℃进行1 000、3 000和5 000 h,900℃进行了100、500和1 000 h热暴露处理。采用光学显微镜和扫描电镜研究了热暴露对合金组织稳定性的影响,并进行了氧化性能和疲劳性能测试。结果发现,该合金等温锻造后为典型的双态组织,经过700℃×5 000 h和900℃×1 000 h热暴露处理后,在α_2+γ层片晶团内α_2层片通过α_2→γ相变发生了一定平行分解,使层片细化,有利于提高该合金的疲劳强度。在700℃和900℃条件下,初始氧化速度均较快,相对而言700℃抗氧化能力较好。热暴露处理后,合金的室温疲劳强度均较原始状态有所提高,疲劳行为相对比较稳定。

X荧光光谱法测定Nb-W-Mo合金中钨钼含量

采用X荧光光谱仪和最佳仪器条件测定Nb-W-Mo合金中W、Mo元素含量,根据绝对荧光强度和元素质量分数之间的对应关系,选出拟合W、Mo实际工作曲线用的校正方程。结果表明,与国家标准化学法I、CP法比较,X荧光光谱法的精密度和准确度令人满意。

Mo-3Nb合金化单晶微型试样强度测试

介绍了微型试样的测试方法及机理,对所研制的Mo-3Nb合金化单晶材料分别采用微型试样测试和常规室温拉伸测试,并对2种方法所得结果进行比较,微型试样检测的抗拉强度、屈服强度值均低于常规拉伸试样,延伸率偏差较大,但作为Mo-3Nb合金单晶拉伸性能一种定性判据是有效的。

ICP-AES法测定TiAl合金中W,Zr,Nb元素

采用ICP-AES法直接测定TiAl合金中W,Zr,Nb元素。选择了合适的实验条件,Zr元素采用背景扣除法进行校正。方法简便,快速,可靠,具有良好的精密度和准确度。相对标准偏差1.4%～4.7%,回收率94%～106%。

Ti-27Mo-1.5Nb无磁不锈定膨胀合金研究

研究了一种Ti-27Mo-1.5Nb新型无磁不锈定膨胀合金,该合金的膨胀系数为7.70×10-6/℃,磁导率为1.0003,同时研究了Ti-27Mo-1.5Nb合金的微屈服强度及其它机械性能和物理性能,该合金还是良好的耐腐蚀材料,试验表明,Ti-27Mo-1.5Nb合金是诸如静电陀螺等电真空领域中与高纯Al2O3匹配的良好封接材料。

合金化Mo-3Nb单晶微观组织分析

对国产和俄罗斯产Mo-3Nb单晶进行了微观组织结构分析.结果表明:俄罗斯单晶含有一定数量的棒状析出物,国产单晶含有少量球状析出物,且棒状析出物密度明显高于球状析出物;俄罗斯单晶基体Nb含量略高于国内研制的单晶.同时,力学性能测试结果表明,俄罗斯Mo-3Nb单晶强度高于国产Mo-3Nb单晶.经合金强化机理分析认为,微观组织结构和Nb含量是影响合金化Mo-3Nb单晶室温力学性能的主要因素.

外科植入物用Ti-11Mo-6Zr-4.5Sn-3Nb合金板材的室温弹性变形行为研究

研究了一种外科植入物用新型亚稳定β型Ti-11Mo-6Zr-4.5Sn-3Nb合金板材的室温弹性变形行为。结果表明:在室温拉伸加载-卸载过程中,固溶态合金的工程应力-应变曲线表现出显著的“双屈服”特征。基于应力诱发α"马氏体相转变的作用,在首个屈服点出现之前,曲线表现出近似非线性弹性变形的特征。合金板材经时效热处理后,由拉伸测试实验所确定的初始弹性模量数值与时效α析出相的数量无关,而是随着β晶粒尺寸和α沉淀相尺寸的减小而逐渐增加。

多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的构建及其成骨诱导性能研究

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法(MAO)在多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并在此涂层表面通过水热处理生成羟基磷灰石(HA),得到活性次级微孔涂层。采用X射线衍射、电子扫描显微镜和能谱仪分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试实验对比研究了TLM钛合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物实验研究了经表面活性次级微孔层改性后的多孔TLM钛合金的骨整合性能。结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能。

热处理对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金显微组织与力学性能的影响

分析了不同热处理制度对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:经(α+β)两相区固溶处理后,合金主要由初生α相和β相组成;初生α相尺寸短小,以颗粒状形式出现在晶粒内部和晶界附近。在实验参数范围内,升高固溶温度导致初生α相的体积分数降低,β相的体积分数增加。经β单相区固溶处理后,合金主要由单一β相组成;随着固溶温度升高,β相晶粒逐渐长大,晶粒尺寸约为25μm。经(α+β)两相区固溶+时效处理后,在β相基体上析出针状α相,尺寸细小,呈交叉排列。经β单相区固溶+时效处理后,在β相晶界附近和晶粒内部析出尺寸大小不一的细针状α相;晶界附近析出的α相具有一定的取向,晶粒内部析出的α相横纵交错,大小不均匀。经固溶处理后,合金获得中等水平的强度和较好的塑性;随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,塑性和弹性模量逐渐增加。经(α+β)两相区固溶处理后,合金的抗拉强度与屈服强度之差(Rm-Rp0.2)较β单相区固溶处理后的大。经(α+β)两相区固溶+时效处理后的合金强度增量高于β单相区固溶+时效处理后的合金强度增量。在相同时效条件下,随着固溶温度升高,合金的强度和模量逐渐减小,延伸率基本保持不变。经780℃/30min固溶空冷+480℃/6h时效空冷处理后合金的弹性模量达最小值(E=64GPa),最接近于人体自然骨骼等硬组织的弹性模量。

选区激光熔化工艺参数对Co-25Cr-5Mo-5W合金结构与性能的影响

以气雾化Co-25Cr-5Mo-5W合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selectivelasermelting,SLM)法制备Co-25Cr-5Mo-5W合金,结合X射线衍射,扫描电镜和透射电镜以及拉伸试验,系统地研究激光功率、扫描速度、扫描间距及激光能量密度对SLM成形Co-25Cr-5Mo-5W合金相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明激光功率与样品相对密度呈正相关,而扫描速度(不包括300 mm/s)和扫描间距与样品相对密度呈负相关。SLM成形的Co-25Cr-5Mo-5W合金由γ(fcc)相和ε(hcp)相组成,且存在[1120]_(hcp)//[110]_(fcc)的SN(Shoji-Nishiyama)取向关系。细小均匀的柱状晶、胞状晶以及纳米级沉淀物使合金的综合力学性能提高。当激光功率为160 W、扫描速度为400mm/s、扫描间距为0.07 mm、激光能量密度为190.4 J/mm^3时,SLM成形Co-25Cr-5Mo-5W合金具有优异的性能,其相对密度、拉伸强度、屈服强度和伸长率分别为98.6%、1 284 MPa、934 MPa和16%。

阳极氧化电压对β型Ti-12Mo-3Nb钛合金表面形貌和亲水性的影响

在医用钛合金表面制备TiO2纳米管阵列是提高其生物相容性的有效手段。以成本相对较低的新型β型生物钛合金Ti-12Mo-3Nb为对象,在含NH4F(0.5%)的丙三醇水溶液中,利用阳极氧化法在其表面制备TiO2基纳米管阵列,研究阳极氧化电压(20~50 V)对纳米管阵列形成过程、形貌以及亲水性的影响。结果表明,Ti-12Mo-3Nb合金表面存在分区氧化现象,分区氧化程度随氧化电压增大而增强;富含Mo、Nb元素区域TiO2基纳米管阵列呈“蜂巢状”,纳米管管径较小,且随氧化电压变化不明显;Mo、Nb含量较低区域的阵列生长方式主要有两种,即纳米管相互堆叠呈锥形塔状向下逐层生长或垂直试样表面有序生长,阵列具体形貌受纳米管形成速度、溶解速度以及F-在电场力作用下的扩散速度综合影响;25~50 V阳极氧化处理后Ti-12Mo-3Nb钛合金亲水性大幅度提升,合金表面微纳双结构有利于水的浸润,适当增大氧化电压会导致微纳结构增多,从而促进亲水性提升,经50 V阳极氧化3 h后合金接触角可低达14.5°左右。

固溶时效对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织和性能的影响

研究了固溶时效制度对铸造Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb钛合金组织及力学性能的影响。结果表明,适当的热处理制度可以明显提高合金的室温及高温强度,但是塑性略有下降。Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-2Nb铸造钛合金组织以集束状的片状α相为主,热处理后α集束的尺寸得到细化。采用915℃×2 h+空冷+590℃×4 h+空冷的热处理制度可以得到较理想的显微组织和良好的室温及高温综合力学性能。

Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及组织演变研究

采用Gleeble-3800动态模拟实验机,研究了亚稳β钛合金Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb在变形温度700~900℃、应变速率0.001~1s^(-1)、变形量10%~50%的热变形行为,分析了该合金在热变形过程中的组织性能演变规律。结果表明:随变形量的增加,合金的流动应力曲线变化不大,主变形区组织畸变程度增大,且变形晶的动态再结晶增加;随变形温度的增加,合金的峰值应力及稳态流变应力呈降低趋势,组织变形趋于均匀分布,动态再结晶程度亦增加,且因应力诱发相变导致组织在稍低于相变点的790℃完全转化为β相;随应变速率增加,合金的峰值应力及稳态流变应力增加,组织变形不均匀程度增加,动态再结晶程度降低。该合金为变形温度、应变速率敏感型材料,其温度敏感性随应变速率的增加而逐渐增强,应变速率敏感性随温度的增加而逐渐减弱。

退火处理对合金化Mo3Nb单晶力学性能的影响

介绍了退火处理对合金化Mo-3Nb单晶室温力学性能的影响.试样材料采用俄罗斯提供和国内研制的两种合金化Mo-3Nb单晶材料.实验中采用退火处理条件为:温度范围900～1 800 ℃,时间2 h,退火炉真空度保持在4×10-4 Pa.用微型试样力学性能测试法测试力学性能.结果表明,随着退火温度升高,两种材料的室温屈服强度σy和抗拉强度σb都呈下降趋势,而均匀伸长率δu呈上升趋势,其中经1 600 ℃和1 800 ℃退火试样的屈服强度和抗拉强度比原始试样下降近20%,实验还发现俄罗斯提供的单晶力学性能随退火温度的变化比国内研制单晶更加敏感.分析了退火处理对合金化Mo-3Nb单晶室温力学性能的影响因素.