显微组织对医用TC4钛合金U型钉缩口影响

采用金相显微镜观察了钛合金激光对接接头超塑性变形前后各区域显微组织,并分析其形成机理.结果表明,变形温度的增加或应变速率的降低有利于tc4合金接头超塑变形,母材晶粒发生一定程度的长大,且α相的数量相对减小,而晶间β相数量逐渐增加,两相都有等轴化趋势;焊缝超塑性变形时,针状组织增厚成为片层状.变形过程中片层组织被打断,片层长度变短,具有球化的趋势;超塑性变形后焊缝截面显微硬度最大为380hv,与变形前焊缝相比降低约50hv,满足实际承载需求.

钛合金tc4材料由于有较高的屈服强度,且弹性模量低,在常温下存在成型困难,回弹大,塑性变形范围窄等特点,导致成型时容易出现裂纹等缺陷。特别是在较薄件,尺寸精度要求高的条件不容易实现。论文针对管外径为219mm,厚度为1mm的,长度为1000mm,其圆度公差要求±0.10mm,直线度公差为0.5mm的管进行成型工艺研究。以提高成品率,降低制造成本,创新一种制造新途径。

首次对tc4钛合金板进行了激光冲击成形实验研究,实现了tc4板的激光冲击成形。并利用金相显微镜、扫描电镜(sem)和显微硬度计分析了冲击成形后试样组织结构和表层硬度的变化。实验结果表明激光冲击成形技术不但可以实现对tc4钛合金板的成形,而且还可以提高了tc4钛合金板的物理和力学性能。最后通过与sus304不锈钢成形效果的比较,说明了tc4钛合金比sus304不锈钢更难成形。

TC4钛合金-304不锈钢异种材料扩散焊研究

硅酸钠是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构的重要因素之一。采用恒压模式,以na2sio3,ch3coona,edta.2na为溶液,在tc4钛合金表面微弧氧化制备了陶瓷涂层,研究了na2sio3浓度对起弧电压,电极电流,陶瓷膜厚度、表面形貌、粗糙度以及陶瓷膜相组成的影响。结果表明:na2sio3有降低起弧电压和电极电流的作用;随na2sio3浓度的增大,陶瓷膜厚度、表面粗糙度增加;陶瓷膜层主要由锐钛矿型tio2、金红石型tio2和无定型硅氧化物相组成,随na2sio3浓度的增加,陶瓷膜中的无定型硅氧化物相对含量增加。

通过对tc4板材进行两种t型接头的激光焊接试验,分析了酸洗、焊接环境及焊后修复对钛合金激光焊接接头质量的影响,实验结果表明,钛合金激光焊具有较强的气孔倾向,酸洗及焊后重熔并未明显改善接头气孔的情况,但气孔数量对湿度的变化较为敏感。不同焊接试验的结果统计表明,虽然接头存在大量气孔,但只有位于上下两侧板材的贴合面处的这一小部分气孔才会造成受力面积的减小,因此接头整体仍具有较高的抗剪力。

针对目前金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定中存在的测定周期长、试样尺寸较大以及单位周次裂纹扩展长度测量误差较大等问题,采用扫描电镜原位观察技术测定了tc4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值,即通过扫描电镜对裂纹扩展长度的实时精确测定实现快速获得材料的疲劳裂纹扩展门槛值。结果表明:利用该方法测得的tc4钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与已报道的数据基本一致,并且具有快速简便等优点,表明该方法可以用来测定金属材料的疲劳裂纹扩展门槛值。

研究了tc4钛合金板材高灵敏度双晶探头超声波检测中变型波、组织噪声的产生原因及影响。结果表明:变型波会给缺陷波定量评定带来影响,以缺陷波始脉冲波幅定量评定最为准确,对于缺陷波始脉冲之后的波幅超标应选用不同焦距的双晶探头进行对比检测。组织噪声的产生与板材中同取向粗大α相晶粒增多密切相关,通过减小脉冲宽度可有效降低组织噪声。

利用表面改性技术,研究了黑色转化膜制备工艺。用扫描电镜分析了膜层的形貌,用显微硬度计、tpe盐雾试验箱等检测了膜层的硬度、耐蚀性能。结果表明,获得的黑色转化膜的膜层是均匀、稳定、多孔性的。与基体相比,显微硬度和耐腐蚀性能有显著提高,满足了武器装备中钛合金附件表面改性处理的要求。

通过真空自耗熔炼制备的tc4合金铸锭,经开坯锻造后,终锻成棒坯并机加工成挤压管材用坯料,随后在不同工艺条件下挤压,以获得球形气瓶用具有细晶组织特征的超塑性tc4合金管材。研究了工艺参数对挤压管材的组织及力学性能的影响。结果表明:对挤压前的坯料在1050℃进行β固溶预处理,然后在950℃对两相区挤压,可获得晶粒尺寸达5～10μm的细晶组织,管材超塑性拉伸伸长率达600%～900%,有效地保证了球形气瓶的超塑性成型。

进行了母材氢含量为0.008%和0.023%的tc4钛合金氩弧焊焊接头力学性能试验,发现在变形开始阶段氢引起的软化和后期阶段的硬化和脆化现象.室温下,变形速度在10-2-10-3s-1范围内面缩很低,出现脆性.分析认为,软化是由于氢减弱晶格结合强度、加快位错运动所致,硬化和脆化则是由于氢在晶界附近富集和位错堆积难以运动所致.为恢复因氢降低的力学性能,应进行真空去氢处理.

在实际的加工生产中,切削力影响切削热、切削温度和刀具磨损等物理现象,但是并没有切削力的理论公式来指导实践,都是通过经验和实际测量获得的.所以本文采用pcd刀具和硬质合金刀具对钛合金tc4进行车削,并采用单因素试验法进行对比,发现pcd刀具在钛合金tc4高速车削中有非常好的切削力的特性,以便对以后的加工实践进行指导.

tc4与ta15钛合金氩弧焊疲劳特性对比分析——选用tg4和ta15的氩弧焊焊接件作为研究对象，分别进行4个应力水平下的恒幅疲劳试验。依据文建立的三参数疲劳寿命模型对试验结果进行对比分析，ta15的氩弧焊的疲劳性在10～10范围内略优于tg4氩弧焊，并讨论了可能的影...

为了消除粗大针状富铁相对al-fe合金组织和性能的不良影响,在金属型铸造共晶al-2%fe合金中添加了质量分数为0.2%~0.8%的合金元素mg,利用光学显微镜和电子探针研究了mg对共晶合金组织以及富铁相形态的影响.研究结果表明:共晶al-2%fe合金组织为针状al3fe相与(α-al)相所组成的非规则共晶组织;添加mg后,合金组织转变为由树枝状初生(α-al)和枝晶间网状分布共晶体所组成的亚共晶组织,富铁相尺寸显著降低;随着mg添加量的增加,初生(α-al)枝晶二次枝晶间距增大,一次枝晶出现熔断.

制造波纹管贮箱底板的TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢...

对ta15钛合金薄板进行了退火处理,然后测试了板材的三向(板面法向、横向、纵向)硬度,同时观察了退火温度和时间对板材组织的影响。结果表明,板材具有明显的各向异性,板面硬度高于纵、横向硬度;同时,板硬度随着退火温度提高,至850℃硬度降至最低。金相观察表明,在850℃以下的组织无区别,高于850℃组织变化明显,920℃时为双态组织。

研究了通过热处理制度调整,在合金α片层之间形成细小的条状次生α相,形成一种新型的钛合金显微组织——双片层组织。通过对比等轴组织、双态组织、片层组织和双片层组织的性能,结果表明,在合金的强度和塑性不损失的条件下,双片层组织进一步提高了裂纹在合金中的扩展阻抗,使得合金的断裂韧性得到改善,疲劳裂纹扩展速率得到降低。双片层组织提高了疲劳裂纹扩展路径,使得大量的次生裂纹萌生。

利用真空热轧焊接的方法实现了镍作中间层材料的tc4钛合金与0cr18ni10ti不锈钢板的连接。通过扫描电镜、能谱、x射线衍射等方法对连接界面的微观结构进行了描述,测试了ni-tc4连接界面的金属间化合物层的成分,研究了焊接温度对焊接接头连接强度的影响规律。结果表明,金属间化合物层的厚度随着焊接温度的升高而增大,接头连接强度随之降低,当焊接温度为760℃、压缩率为20%、轧制速度为38mm/s时焊接接头的抗拉强度达到最高值452.1mpa。拉伸试样断口均呈脆性断裂特征,xrd分析表明,在拉伸试样断口处存在多种ni-ti的金属间化合物。

5月3日中铝沈阳有色金属加工有限公司（简称中铝沈加）关键设备1780炉卷轧机成功轧制出3.0mm×1560mm×lmmta1纯钛热轧带卷和4.0mm×1060mm×lmmtc4钛合金热轧带卷,填补我国轧制宽幅大卷重钛及钛合金热轧带卷空白。中铝沈加是中国铝业公司全资子公司,是沈阳金属新材料产业园的龙头企业,中铝沈加钛镍加工材项目2012年7月1日正式开工建设,2014年6月20日实现一次投料成功,2016年1月1日转入正式生产运营。

选用钝铜和纯镍作为中间层金属，探索ｔｃ４铁合金和１ｃｒ１８ｎｉ９ｔｉ不锈钢的真空扩散焊工艺．采用金相法、扫描电镜、ｘ射线衍射等手段对接头界面附近的微区进行了较详细的分析．结果表明，采用上述中间层进行ｔｃ４－１ｃｒ１８ｎｉ９ｔｉ的扩散焊时，ｃｕ和ｔｉ产生强烈的共晶反应，但并未阻止ｔｉ向不锈钢中扩散，各元素相互扩散的结果，使接头中形成多层次的不同组织和多种化合物，导致接头强度较低，呈脆性断裂．

钛合金因具有强度高、质量轻、耐腐蚀性强等优良性能,其与玻璃的连接被广泛应用于新型建筑物屋顶、幕墙、窗户等。以建筑用玻璃和钛合金tc4为实验材料,利用300wnd:yag毫秒级脉冲激光器采用透射焊接方式对两者进行连接。利用万能拉伸试验机测量焊接件拉断力,用扫描电子显微镜观察玻璃断口及焊缝截面形貌。研究了工艺参数(功率、脉宽、频率、离焦量)对焊缝成形、焊接件拉断力及玻璃断口形貌的影响,讨论了激光作用下玻璃与钛合金的连接机理。研究表明,毫秒级脉冲激光可实现玻璃与tc4的可靠封接,封接件拉断力最大可达140.76n。界面处形成的玻璃钛合金镶嵌结构对两者的连接起主要作用,激光辐照区周边形成的粘附物对连接起辅助作用。

根据对钛合金tc4与不锈钢1cr18ni9ti切削加工性的比较分析,提出了从刀具入手解决两类材料切削加工问题的思路和途径,以及合理选择刀具材料,确定刀具几何参数、刃磨刀具、冷却润滑的一般原则及方法。