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钛合金表面Ti-Al-Si扩散涂层的制备和显微结构

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中国腐蚀与防护学报 2025年第1期45卷 69-80页

作者：刘国强冯长杰辛丽马天宇常皓潘钰璇朱圣龙中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 沈阳航空航天大学材料科学与工程学院沈阳110136 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

采用离子镀的方法将Si含量不同的Al-Si合金涂层沉积在钛合金表面,然后在不同温度下进行真空退火处理,得到不同组成结构的扩散Ti-Al-(Si)涂层。结果表明,650℃真空退火,得到的扩散Ti-Al-(Si)涂层是以TiAl_(3)相为主的单层涂层,Si置换固溶... 详细信息

采用离子镀的方法将Si含量不同的Al-Si合金涂层沉积在钛合金表面,然后在不同温度下进行真空退火处理,得到不同组成结构的扩散Ti-Al-(Si)涂层。结果表明,650℃真空退火,得到的扩散Ti-Al-(Si)涂层是以TiAl_(3)相为主的单层涂层,Si置换固溶于TiAl_(3)形成Ti(Al,Si)_(3)固溶体,当涂层中Si含量超过15%(原子分数),τ_(2)相Ti-Al-Si三元化合物析出,与Ti(Al,Si)_(3)固溶体构成多相单层涂层,上述单层涂层中都存在明显的贯穿裂纹。800和900℃真空退火,得到的扩散Ti-Al-(Si)涂层为多层结构;表层为TiAl_(3)层,Si置换固溶于TiAl_(3)层中,Si含量较高时,Ti-Si二元或(和)Ti-Al-Si三元化合物作为第二相析出,析出相的数量随退火温度升高递增;TiAl_(3)层与钛合金基体之间为TiAl_(2)、TiAl、Ti_(3)Al、Ti_(5)Si_(3)和Ti_(5)Si_(4)中一个或多个构成的中间层。多层结构明显地抑制了扩散Ti-Al-Si涂层中贯穿裂纹的形成。

关键词： Si改性铝化物涂层钛合金真空退火扩散显微结构

新型Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金焊丝激光焊接头组织性能

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稀有金属材料与工程 2025年第1期54卷 147-155页

作者：方乃文冯志强武鹏博黄瑞生罗玖田黎泉信国松中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司黑龙江哈尔滨150028 北部湾大学广西钦州535011 聚力新材料科技(日照)有限公司山东日照276826

通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足... 详细信息

通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝,选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊,最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足够的挺度和松弛度,为后续的激光填丝焊接时光束与焊丝所需的精准对中和稳定送丝提供了保障;焊缝中大于10°的大角度晶界占比为97.8%,几何必要位错密度较低,小尺寸晶粒的占比较大,焊缝表现出总体取向性不强,织构不明显且分布随机,最大基面取向密度仅为12.66;焊接接头的平均抗拉强度为901 MPa,平均断后伸长率为21%,室温冲击韧性分布在29~33 J之间。自主开发设计的Ti-Al-Cr-Mo-Zr系钛合金实心焊丝对于获得强度和塑韧性协同优化的焊接接头具有重要的作用,为钛合金焊接结构长期安全服役提供了基础技术支撑。

关键词：钛合金 Ti-Al-Cr-Mo-Zr焊丝组织性能

稀土元素对钛合金激光焊接头组织及性能的影响

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材料导报 2025年第3期39卷 162-166页

作者：程东海张夫庭陶玄宇余超龚浩李海涛王德熊震宇南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063

在TC4钛合金激光焊缝中以Yb_(2)O_(3)的方式加入稀土元素Yb,探究稀土元素对TC4钛合金激光焊接接头组织、室温性能及高温性能的影响。研究表明:焊缝原始β晶粒内部存在弥散分布的白色Yb_(2)O_(3),能有效减小焊缝中心宽度,并细化β晶粒尺... 详细信息

在TC4钛合金激光焊缝中以Yb_(2)O_(3)的方式加入稀土元素Yb,探究稀土元素对TC4钛合金激光焊接接头组织、室温性能及高温性能的影响。研究表明:焊缝原始β晶粒内部存在弥散分布的白色Yb_(2)O_(3),能有效减小焊缝中心宽度,并细化β晶粒尺寸。当Yb_(2)O_(3)含量为6%时,焊缝中心宽度减小22.3%,β晶粒尺寸减小32.4%。Yb_(2)O_(3)能够提高钛合金激光焊接接头塑性,随着Yb_(2)O_(3)含量增加,焊缝室温伸长率和高温延伸率均呈先增大后减小的趋势,Yb_(2)O_(3)含量在6%时,室温伸长率达到最大,为6.8%,高温延伸率达到最大,为382%。

关键词：稀土元素激光焊接钛合金高温性能

钛合金表面碱洗及水洗留痕形成机制与腐蚀过程控制

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中国腐蚀与防护学报 2025年第1期45卷 244-248页

作者：李晗晔张志超王群昌古岩陈泽浩杨莎莎梅飞强中国航发沈阳黎明航空发动有限责任公司技术中心沈阳110043 东北大学腐蚀与防护中心沈阳110819

航空发动机用TC4合金在碱洗及随后的高温水洗步骤清洗积碳后,表面出现大量水洗痕迹,从而对后续荧光分析产生严重影响。本研究以TC4合金为实验对象,通过分析TC4合金在10%(质量分数)NaOH溶液中的电化学腐蚀行为分析TC4合金碱洗出现留痕的... 详细信息

航空发动机用TC4合金在碱洗及随后的高温水洗步骤清洗积碳后,表面出现大量水洗痕迹,从而对后续荧光分析产生严重影响。本研究以TC4合金为实验对象,通过分析TC4合金在10%(质量分数)NaOH溶液中的电化学腐蚀行为分析TC4合金碱洗出现留痕的机制。实验结果表明随碱洗温度升高,TC4合金的腐蚀速率加快。显微观察及能谱分析表明,水洗痕迹源于材料自身的钝化膜由于残留碱液浓度升高而发生腐蚀。去离子水与自来水清洗对比实验说明,随温度升高,试片均出现水洗痕迹,但采用去离子水清洗,可有效避免水洗留痕的产生。

关键词：航空发动机水洗痕迹腐蚀防护钛合金

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钛合金磨削现场图像重建及烧伤识别

振动.测试与诊断 2025年第1期45卷 169-174,207页

作者：刘杰易思广徐文慧张其真卢文壮南京航空航天大学机电学院南京210016

钛合金由于导热率低,在磨削过程中工件表面容易产生烧伤或裂纹。采用图像法进行在线表面烧伤识别时,受到磨削液等现场因素的影响,采集的工件图像存在运动模糊或者目标区域被遮挡等现象,影响深度学习模型的识别效果。针对现场图像受损的... 详细信息

钛合金由于导热率低,在磨削过程中工件表面容易产生烧伤或裂纹。采用图像法进行在线表面烧伤识别时,受到磨削液等现场因素的影响,采集的工件图像存在运动模糊或者目标区域被遮挡等现象,影响深度学习模型的识别效果。针对现场图像受损的问题,采用对偶学习和跳跃连接的方法,设计生成对抗网络的生成器、判别器和损失函数,对细节信息进行修复,重建退化图像。试验结果表明,经过重建的钛合金磨削现场图像的峰值信噪比(peak signal to noise ratio,简称PSNR)平均值达到25以上,结构相似度(structural similarity,简称SSIM)平均值达到0.77以上。采用基于模型微调的方法对重建后图像进行烧伤识别,准确率达到90%以上。

关键词：钛合金磨削烧伤生成对抗网络图像重建图像识别

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钛合金熔丝增材制造的研究现状与应用领域

南京航空航天大学学报 2025年第01期 1-19页

作者：陈超张梦莹李文龙赵小辉孟瑶吉林大学材料科学与工程学院

钛合金高强度、高耐热的特性决定了其在航空航天、医学等领域的广泛应用，但由于钛合金加工难度高，使得传统加工的方式造成模具消耗加重、制造周期长。熔丝增材制造作为一种制造成本低、成形效率高的先进制造工艺，凭借其直接成形的独... 详细信息

钛合金高强度、高耐热的特性决定了其在航空航天、医学等领域的广泛应用，但由于钛合金加工难度高，使得传统加工的方式造成模具消耗加重、制造周期长。熔丝增材制造作为一种制造成本低、成形效率高的先进制造工艺，凭借其直接成形的独有优势在钛合金制造方面受到广大学者的关注。本文从文献研究入手，以钛合金为材料，从金属熔丝增材制造技术的原理、特点、分类入手，描述几种常见的熔丝制造技术，并对其应用领域以及面临的挑战和未来发展趋势进行研究论述。

关键词：钛合金增材制造熔丝增材制造制造技术发展趋势

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基于表面微织构的钛合金摩擦学性能研究进展

表面技术 2025年第2期54卷 52-69页

作者：刘龙翔倪陈兵王优强赵涛竺俊杰青岛理工大学山东青岛266520 工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520

凭借优异的力学性能、较高的材料强度以及出色的耐腐蚀性和良好的生物相容性,钛合金材料广泛应用于航空航天、生物医疗等关键领域。然而,由于钛合金材料的摩擦因数高、摩擦因数不稳定、耐磨性差、化学活性高等缺点,严重影响了其使用性... 详细信息

凭借优异的力学性能、较高的材料强度以及出色的耐腐蚀性和良好的生物相容性,钛合金材料广泛应用于航空航天、生物医疗等关键领域。然而,由于钛合金材料的摩擦因数高、摩擦因数不稳定、耐磨性差、化学活性高等缺点,严重影响了其使用性能、服役寿命和应用范围。近年来,凭借在减少实际接触面积、储存磨损碎屑等方面的优势,表面织构技术被证实是改善摩擦副之间摩擦学性能的有效方法,也是机械工程和摩擦学领域的研究热点之一。总结了表面微织构的制备方法和常用的微织构类型,概述了微织构对表面摩擦学的减摩机理。论述了表面织构的类型、织构密度、结构参数、排列角度等因素对钛合金表面摩擦学性能的影响。综述了表面织构技术与固液润滑剂、涂层技术、热扩渗技术等协同作用下钛合金的摩擦学性能研究现状。相对于未处理和单一织构处理的钛合金表面,复合处理技术能够显著提高钛合金的表面耐磨性能,延长钛合金表面织构的使用寿命。最后,对基于表面微织构及其复合处理技术的钛合金摩擦学性能的研究进行总结和展望,提出应该开展在极端工况下复合处理后钛合金表面摩擦学性能的研究。为基于表面微织构的钛合金摩擦学性能的研究提供了参考。

关键词：钛合金表面织构摩擦学性能协同作用固液润滑剂涂层技术热扩渗技术

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滚磨光整加工/QPQ复合处理对TC4钛合金耐磨性的影响

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金属热处理 2025年第1期50卷 317-324页

作者：闫源李秀红李启航王德龙李文辉太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学精密加工山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学航空航天学院山西晋中030600

针对应用QPQ处理改善钛合金表面性能时存在表面要求高的问题,对TC4钛合金进行了滚磨光整加工/QPQ复合处理,利用XRD、SEM、超景深光学显微镜、白光干涉仪、粗糙度仪、显微维氏硬度计及摩擦磨损试验机研究了滚磨光整加工和QPQ处理对钛合... 详细信息

针对应用QPQ处理改善钛合金表面性能时存在表面要求高的问题,对TC4钛合金进行了滚磨光整加工/QPQ复合处理,利用XRD、SEM、超景深光学显微镜、白光干涉仪、粗糙度仪、显微维氏硬度计及摩擦磨损试验机研究了滚磨光整加工和QPQ处理对钛合金表面形貌、物相组成、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:TC4钛合金经滚磨光整加工和QPQ复合处理后的表面生成更均匀的钛的氮化物和氧化物,表面质量得到改善,与仅进行磨削时相比,表面粗糙度Ra下降35.7%,显微硬度提升42.74%,平均摩擦因数降低6.56%,磨损率降低38.89%,磨痕深度减少49.81%,耐磨性显著增加。

关键词：钛合金滚磨光整加工 QPQ处理显微硬度耐磨性

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ZTA15钛合金铸件铸态相组成分布预测

特种铸造及有色合金 2025年第1期45卷 123-129页

作者：邹鑫锐廖敦明陈宇豪尹昊纪志军张健辉华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 中国航发北京航空材料研究院北京100095

基于铸造过程数值模拟温度场以及钛合金相成分凝固冷却数据库,建立了ZTA15钛合金铸件铸态相成分分布预测模型。并在实际ZTA15薄壁骨架浇注件上选取多个位置进行金相观察,借助Image-Pro Plus 6.0图形分析软件统计各位置的α相含量,并与... 详细信息

基于铸造过程数值模拟温度场以及钛合金相成分凝固冷却数据库,建立了ZTA15钛合金铸件铸态相成分分布预测模型。并在实际ZTA15薄壁骨架浇注件上选取多个位置进行金相观察,借助Image-Pro Plus 6.0图形分析软件统计各位置的α相含量,并与数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模拟结果的准确性。

关键词：钛合金精密铸造相成分分布

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