TA2钛合金表面激光熔覆Ti_2SC/TiS自润滑耐磨复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面预置Ti+TiC+WS_2复合粉末制备了自润滑耐磨复合涂层,并对涂层的物相、显微组织、显微硬度和摩擦学性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,无明显气孔和裂纹。涂层主要有α-Ti基体、增强相(Ti,W)C_(1-x)和TiC以及自润滑相Ti_2SC和TiS。涂层的平均显微硬度为1005.4 HV约为基体TA2的5倍。在干摩擦磨损条件下,对比TA2基体,由于涂层中自润滑相Ti_2SC、TiS的存在,涂层摩擦系数波动较平缓,磨损表面呈现轻微的黏着磨损,表现出较优异的耐磨减摩性能。

TA2钛合金与5083铝合金电偶腐蚀行为和连接工艺的研究

研究了TA2钛合金与5083铝合金及二者之间偶合连接及在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀行为,探讨了腐蚀的形式及腐蚀原因;采用电偶实验方法研究了电偶电流大小及电偶电流随时间变化的规律;针对上述合金电偶腐蚀状况,确定了工程上防止TA2钛合金与5083铝合金电偶腐蚀的系统连接工艺方法.

船用TA2钛合金晶粒尺寸的超声声速评定

通过对超声纵波声速的测量来评定船用TA2钛合金的平均晶粒尺寸。采用热处理改变了TA2合金试样的晶粒尺寸。实验结果表明,用5P14Z探头测得的纵波声速与晶粒尺寸之间有很好的线性关系。与奥氏体不锈钢、低碳钢等材料不同,随着TA2合金试样晶粒尺寸的增大,纵波声速增大。利用在超声纵波声速和金相测定的晶粒尺寸之间建立的关系图,能够无损评价TA2合金的晶粒尺寸。

TA2钛合金表面Al_2O_3/石墨自润滑沉积层的制备及其摩擦学性能研究

采用阴极液相等离子体电解沉积技术(PED)在TA2钛合金表面一步制备了含石墨的Al2O3陶瓷沉积层。利用SEM和XRD对沉积层的结构和成分进行了表征,并探讨了沉积层的形成过程和机理。用摩擦试验机评价了沉积层的摩擦磨损性能。结果表明,通过在电解液中添加适量的石墨,利用PED技术可在TA2钛合金表面制备由α-Al2O3、γ-Al2O3和石墨相组成的复合沉积层。与TA2钛合金以及不含石墨的Al2O3沉积层相比,Al2O3/石墨复合沉积层的摩擦系数显著降低,磨损率随之减小,具有良好的减摩抗磨性能。

TA2钛合金管材热态气压胀形性能及力学性能(英文)

通过单向拉伸试验测试TA2钛合金管材在700~850°C和4×104s1~4×101s1应变速率下的力学性能,观察拉伸断口形貌。开发管材热态胀形实验装置,测试管材在770~950°C的热态气压胀形性能,获得胀破压力和极限胀形率随温度的变化规律,并对典型的破裂形式进行分析。结果表明:TA2钛合金管材的抗拉强度随着温度的升高或应变速率的减小而减小;总伸长率显著增大(142%~331%)。热态气压胀形时,随着温度的升高,胀破压力从6.5MPa单调下降至1.2MPa,极限胀形率呈先增加后降低的变化趋势,在890°C时达到最大值,约70%。在不同温度下气胀时,出现环向破裂、轴向破裂及分散破裂3种不同的破裂形式。TA2钛合金管材适合的热态气压成形温度区间为860~920°C。

5083铝合金表面钛铝基耐蚀涂层与TA2钛合金接触腐蚀

针对5083铝合金与TA2钛合金接触腐蚀问题,采用超音速微粒沉积技术在5083铝合金表面制备Ti-45Al-7Nb-4Cr耐蚀涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层截面和与基体界面进行测试,分析涂层孔隙率和与5083铝合金基体的结合机制;采用电化学工作站测试5083铝合金、TA2钛合金、TiAl合金铸锭和涂层的极化曲线,并对比研究5083铝合金、TiAl合金铸锭和涂层与TA2钛合金接触腐蚀敏感性。结果表明:涂层孔隙率为1.4%,涂层与基体结合机制为机械结合,通过在5083铝合金表面制备Ti-45Al-7Nb-4Cr合金防护涂层后,可使材料电极电位由-913.90mV升高到-572.47mV,与TA2钛合金的接触腐蚀电流密度由16.2μA/cm2降为0.21μA/cm2,接触腐蚀敏感性由E级降到A级,解决了铝合金与钛合金的接触腐蚀防护问题。

TA2钛合金真空脉冲气体氮化层的性能

为了进一步提高钛合金表面改性层的质量,采用真空脉冲气体氮化法在不同温度下对工业纯钛TA2进行氮化处理。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、硬度仪、摩擦磨损试验及极化曲线分析了氮化层的组织结构、耐磨性能、耐腐蚀性能和表面硬度梯度等,研究了氮化温度对氮化层性能的影响。结果表明:TA2钛合金经过不同温度氮化处理后,其表面主要形成Ti N_(0.3)相;氮化层厚度和表面硬度都随温度的升高而增加,当温度升高到900℃时,氮化层厚度达60μm,表面硬度达750 HV,耐磨性及耐蚀性较基材大幅提高,磨损速率由基材的0.277 8 mg/(h·cm^2)减小至0.000 4 mg/(h·cm^2),腐蚀速率降低了2个数量级;800~900℃温度范围内,氮化温度对氮化层的耐腐蚀性能影响不大,但是温度的升高使得表面组织变得粗大,同时脆性有所增加。

TA2钛合金焊接试验研究

通过对TA2钛合金焊接特点的分析,优选合理的焊接工艺、气体保护方式和焊接规范进行试验,试验数据证明采用TIG焊焊接TA2钛合金钢不仅焊缝成型好,微观组织及力学性能也达到了相关标准要求.文章还给出了钛及钛合金的焊接保护焊接区域免受空气侵蚀的相关观点.

电脉冲辅助TA2钛合金管材气胀成形实验研究

目的研究电脉冲周期对管材成形性能的影响。方法对成形温度进行热电耦合数值分析,寻找到合适的电脉冲参数。对TA2钛合金管材进行了电脉冲辅助气胀成形实验,研究电脉冲周期管材胀形率、形状误差系数、微观组织、显微硬度分布的影响,分析电脉冲辅助胀形过程中动态再结晶现象。结果随着电脉冲周期的增大,管材膨胀率增大,形状误差率减小。当电脉冲周期增大到30 s时,膨胀率达到最大值42.7%,形状误差率仅为0.259%;电脉冲作用下,管材温度曲线呈现出明显的锯齿状上升,电能转化的温升与计算结果相近;EBSD观察发现材料在较低的温度(600℃)下发生了动态再结晶现象,组织细化,塑性提高。结论随着电脉冲周期的增大,管材塑性提高,环向变形均匀性得到改善。低频电脉冲的引入使TA2钛合金再结晶温度降低,晶粒发生细化。

Ti-45Al-7Nb-2V-2Cr涂层与TA2钛合金电偶腐蚀行为

采用超音速微粒沉积技术在5083铝合金表面制备γ-TiAl基Ti-45Al-7Nb-2V-2Cr合金耐蚀防护涂层,实现γ-TiAl基涂层的原态制备,并对涂层微观结构及电化学性能进行研究。结果表明:在涂层中的Al、V元素富集区,喷涂颗粒发生显著的塑性变形,有利于TiAl合金颗粒的沉积成形;通过在5083铝合金表面制备TiAl合金防护涂层可使其与TA2钛合金的接触腐蚀电流由16.2μA降为0.191μA,接触腐蚀敏感性由E级降到A级,喷涂件可与TA2钛合金直接接触使用,解决了铝合金与钛合金的接触腐蚀防护问题。

激光冲击成形TA2钛合金板的变形与残余应力

利用脉冲能量为10-50J、脉宽为22ns的高功率Na：Glass激光器，对TA2钛合金板进行单次激光冲击成形实验研究，探讨了工件支撑座内径、90°顶角凸模的顶部圆弧半径等条件对钛合金板成形的影响。研究表明，当板材底部无约束支撑时，板材的最大变形量随支撑座口径的增大而减小，且板材凹凸面的表面残余应力都是压应力；当采用凸模冲击成形时，板材的最大变形量随凸模圆弧半径的增大而减小，但表面残余应力变化趋势不明确，有时为压应力，有时为拉应力。

TA2钛合金表面激光熔覆金属钽探索实验研究

在保证钛合金穿地阀门硬密封面耐腐蚀性前提下,为了提高其硬度、耐磨性及抗压疲劳性能,以TA2钛合金板材作为基体,利用YAG激光器进行表面激光熔覆纯钽(Ta)的探索实验研究。分别采用OM、SEM、EDS及显微硬度计,研究了激光熔覆的Ta涂层的冶金结合情况、组织结构、成分分布及硬度分布。结果表明:在TA2钛合金表面直接激光熔覆纯Ta粉是可行的,且制备的Ti-Ta合金涂层与基体形成良好的冶金结合;激光熔覆层内Ti元素稀释度较大,随着与结合面距离的增加,稀释度逐渐减小;激光熔覆层与基体结合区主要由枝晶组成,熔覆层中部由枝晶及部分块状组织组成;熔覆层显微硬度HV_(0.2)为190~200,相对Ti基体硬度提高了40以上,而结合区显微硬度HV_(0.2)为200~220,硬度梯度变化较为明显。

碳氮复合渗处理温度对TA2钛合金组织结构及耐蚀性的影响

在不同温度(850℃、900℃和950℃)下对TA2钛合金进行碳氮复合渗处理,并研究其组织结构以及在人工模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。利用X射线衍射、维氏硬度计、金相显微镜对碳氮复合渗层的组织结构进行表征,采用电化学测试方法对不同温度碳氮复合渗处理的样品的耐蚀性进行表征。结果显示:渗层主要由TiN相组成,且随温度升高渗层逐渐增厚;碳氮复合渗处理后的TA2钛合金的耐蚀性提高,且850℃碳氮复合渗后的TA2钛合金耐蚀性最好。

TA2钛合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率

对TA2钛合金焊接接头的母材区、熔合线、焊缝中心和热影响区的疲劳裂纹扩展速率、疲劳断口形貌以及显微组织进行了研究。结果表明:接头各区域的疲劳裂纹扩展速率相差不大,可直接用焊缝区的裂纹扩展速率表示;各区域试样的断口呈典型的疲劳断口形貌;母材区的平均晶粒尺寸约62.8μm,热影响区的约为110μm,晶粒尺寸对疲劳裂纹扩展速率没有明显影响。

TA2钛合金熔丝钨极氩弧焊接头的组织性能

采用熔丝钨极氩弧焊方法应用于钛合金焊接领域,对优化工艺参数下的焊接接头进行显微组织分析和力学性能试验。结果表明,熔丝钨极氩弧焊方法可实现5mm厚TA2板材单面焊双面成形,焊接接头内部无焊接缺陷,焊缝区显微组织由粗大的锯齿状晶粒组成使焊缝中心位置冲击功降低,拉伸试验断裂位置为热影响区,其断口为韧性断裂,焊缝中心维氏硬度高于母材,接头具有较好的塑性和韧性。

TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。

超声振动对TA2钛合金板材与其接触面摩擦系数的影响

基于平板滑动摩擦实验和超声振动辅助成形原理,设计超声振动平板滑动摩擦实验装置,以TA2钛合金板材为研究对象,45号钢为接触目标,分析了超声振幅、频率、接触面粗糙度及接触力等工艺参数对TA2/45号钢之间的摩擦力及摩擦系数的影响规律,得到了不同工艺参数条件下的摩擦系数以及摩擦力与滑动距离之间的变化关系。研究结果表明:施加超声振动可以降低TA2/45号钢之间的摩擦力及摩擦系数,相较于超声振幅,超声频率对摩擦系数的影响更大;同时,摩擦系数随着接触面粗糙度的减小而减小,加入一定润滑剂后效果更为显著;而在一定接触力范围内,接触力的大小对摩擦系数的影响较小。

TA2Mδ2.0钛合金外缘翻边成形过程中的形状畸变现象

由于外缘翻边成形过程中应力应变在变形区分布不均匀,以及钛合金板材具有明显的各向异性,导致外缘翻边成形及卸载回弹过程产生诸多形状畸变现象。本文针对料厚为2.0mm的TA2M钛合金板材,采用PAM-STAMP软件对外缘翻边成形及回弹过程进行了有限元数值分析,预测出卸载回弹后的制件将产生翻边壁厚分布不均、翻边高度分布不一致、外翻线端头明显向外隆起、竖边与腹板平面不垂直等畸变现象。室温条件下的一系列外缘翻边成形工艺试验与有限元模拟预测的结果吻合效果良好。

TA2钛合金真空感应碳氮共渗组织及耐磨损和耐腐蚀性能

通过真空感应碳氮共渗技术对纯钛合金(TA2)在900℃下进行表面改性处理,并研究了经过碳氮共渗处理后TA2钛合金表面强化层的组织结构、耐磨损及腐蚀性能。结果表明:经900℃碳氮共渗处理后,TA2钛合金表面生成了一层以C_(0.3)N_(0.7)Ti为主的复合层;表层的显微硬度高达2236 HV0.25,相较于未经碳氮共渗处理的试样提高了约4.4倍;碳氮共渗后试样表现出典型的氧化轻微磨损特征。在模拟体液(SBF)溶液中,碳氮共渗TA2钛合金试样的腐蚀电位向正移动,自腐蚀电流密度明显降低,耐蚀性提高。

TA2钛合金绝热剪切失稳起始温度研究

利用分离式霍普金森压杆对扁平帽型试样进行加载,结合高速红外测温技术与"冻结"试样的金相微观观察,分析了TA2钛合金受迫剪切过程的力学响应及绝热剪切温度演化特性,探讨绝热剪切失稳起始温度及条件.实验结果显示:绝热剪切带起始时刻温度约为470K,明显低于再结晶温度.在此温度下,热软化还不足以导致材料应力-应变曲线软化,因此,热软化可能不是绝热剪切带起始的控制因素,相反一旦绝热剪切带形成,带内应变高度局域化导致温度发生陡然上升.若以此温度作为绝热剪切起始条件,则随平均变形速度增大,试样绝热剪切起始及破坏位移减小.