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钛表面Al/NiCr复合涂层改性反应机理及抗氧化性能

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表面技术 2020年第12期49卷 311-318,329页

作者：贾倩倩李德元李斌赵文珍辽宁轨道交通职业学院沈阳110023 沈阳工业大学沈阳110870

目的使Al/NiCr复合涂层之间发生改性反应,并原位生成具有一定抗氧化性能的Ni-Al金属间化合物防护涂层。方法利用电弧喷涂结合等离子喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/Ni Cr组合涂层,对喷涂态Al/NiCr/Ti试件于炉中进行700℃加热改... 详细信息

目的使Al/NiCr复合涂层之间发生改性反应,并原位生成具有一定抗氧化性能的Ni-Al金属间化合物防护涂层。方法利用电弧喷涂结合等离子喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/Ni Cr组合涂层,对喷涂态Al/NiCr/Ti试件于炉中进行700℃加热改性处理,研究了加热改性处理前后涂层的微观组织形貌及Ni-Al金属间化合物的形成机理。此外,还对经加热和打磨处理后的Al/Ni Cr/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100h的高温氧化试验。结果Ti基体表面Al/NiCr涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、NiCr涂层之间发生改性反应,并原位生成了固溶有一定Cr元素的Ni2Al3及Ni Al金属间化合物。另外,在整个Al、NiCr扩散反应区中,弥散分布有Al液和Cr2O3、NiO组成的混合物组织。但是生成的Ni2Al3相金属间化合物有熔化现象发生,只有高熔点的Ni Al金属间化合物能够稳定存在。结论经改性反应所得的Ni Al金属间化合物层对Ti基体起到了较好的高温防护作用。

关键词：电弧喷涂等离子喷涂纯钛改性反应原位生成 Ni-Al金属间化合物高温氧化

大角度ECAP变形模具制备纯钛的变形织构演化模拟

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材料导报 2020年第16期34卷 16077-16082页

作者：杨西荣郝凤凤罗雷刘晓燕马炜杰王立元西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055

为了研究等径弯曲通道变形(ECAP)对纯钛变形织构的影响,本研究采用135°模具在室温条件下以C方式对纯钛实施2道次ECAP变形,然后利用X射线衍射(XRD)仪检测了原始纯钛以及ECAP变形后纯钛的织构,并与VPSC自洽理论模型计算的ECAP变形织构进... 详细信息

为了研究等径弯曲通道变形(ECAP)对纯钛变形织构的影响,本研究采用135°模具在室温条件下以C方式对纯钛实施2道次ECAP变形,然后利用X射线衍射(XRD)仪检测了原始纯钛以及ECAP变形后纯钛的织构,并与VPSC自洽理论模型计算的ECAP变形织构进行对比分析。结果表明:原始纯钛组织为等轴状,晶界清晰,其{0002}晶面极图的最大极密度为2.6,且主要为P 1织构,易发生柱面滑移,同时压缩孪生系处于易激活状态。而经1道次ECAP变形后的织构转变为P织构,同时出现C 2织构。经过2道次ECAP变形后,P织构消失,只存在C 2织构。VPSC自洽理论模型计算织构与实验织构大致相同,且2道次ECAP变形之后的纯钛试样均易发生基面滑移、拉伸孪生系更易被激活。

关键词：纯钛等径弯曲通道变形(ECAP) 粘塑性自洽模型(VPSC) 织构 Schmid因子

表面织构化–等离子表面渗铬复合处理对TA2纯钛耐磨性的影响

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航空制造技术 2022年第15期65卷 64-74,81页

作者：林乃明雷欣王焕焕袁烁王强雷晨庆闫江山王玮华马冠水曾群锋太原理工大学太原030024 航空工业航宇救生装备有限公司襄阳441003 中科院海洋新材料与应用技术重点实验室/浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为改善TA2纯钛耐磨损性能,采用激光表面织构化–双辉等离子表面合金化复合处理技术在TA2表面制备铬改性层,并探究复合处理试样在室温和600℃温度下的摩擦学行为。结果表明,等离子合金化技术可在均匀的圆形织构单元表面上制备连续、致密... 详细信息

为改善TA2纯钛耐磨损性能,采用激光表面织构化–双辉等离子表面合金化复合处理技术在TA2表面制备铬改性层,并探究复合处理试样在室温和600℃温度下的摩擦学行为。结果表明,等离子合金化技术可在均匀的圆形织构单元表面上制备连续、致密的铬层,铬层厚度为55μm,主要由固溶体和CrTi、Cr_(2)Ti化合物相构成。渗铬处理显著提高了TA2的表面硬度;在室温和600℃条件下,表面织构化–等离子表面渗铬复合处理显著提高了TA2的耐磨性。就磨损失重而言,在室温和高温条件下,复合处理试样相对于TA2基体分别降低了77.2%和75%。

关键词：表面织构等离子表面合金化渗铬复合处理纯钛耐磨性

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纯钛高温变形行为及其在精轧板中的应用

中南大学学报（自然科学版） 2016年第6期47卷 1888-1895页

作者：李军于辉史庆南刘利刚任万波昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室四川攀枝花617000 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

在温度为700~800℃、应变速率为1~20 s^(-1)、变形程度为60%的变形条件下,对纯钛TA1的高温热变形行为进行热模拟试验研究。以真应力-真应变热模拟试验数据为基础分别建立真应变为0.3和0.6时的热加工图,以确定较佳的热轧温度区域;基于J-... 详细信息

在温度为700~800℃、应变速率为1~20 s^(-1)、变形程度为60%的变形条件下,对纯钛TA1的高温热变形行为进行热模拟试验研究。以真应力-真应变热模拟试验数据为基础分别建立真应变为0.3和0.6时的热加工图,以确定较佳的热轧温度区域;基于J-C模型建立变形抗力模型并进行验证。研究结果表明:纯钛TA1的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高,变形机制受温度和应变速率的影响较大;当温度为700℃、应变速率为1 s^(-1)时,主要以动态回复为主,随着温度和应变速率的增加,动态再结晶程度不断增加;当温度为800℃、应变速率为20 s^(-1)时,再结晶比较充分,组织均匀性良好。利用该变形抗力模型并有效控制轧制温度区间,能够达到较好的轧制效果,轧后钛板性能满足国标要求。

关键词：纯钛热变形变形抗力热加工图热轧

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TA2圆管辊弯成型边波缺陷及机理研究

精密成形工程 2023年第2期15卷 51-59页

作者：王占一刘晓立马希青王艳辉闫宾张望成河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038 金马工业集团股份有限公司山东日照276826 安阳工学院机械工程学院河南安阳455000 湖南湘投金天新材料有限公司湖南益阳413002

目的为消除TA2薄壁圆管在辊弯成型过程中产生的边波缺陷,研究分析不同成型方法中TA2薄壁圆管焊缝处纵向应力及应变大小的变化规律。方法运用专业型钢软件COPRA RF和有限元MSC.MARC商业软件建立符合生产标准的三维薄壁圆管模型,展开多... 详细信息

目的为消除TA2薄壁圆管在辊弯成型过程中产生的边波缺陷,研究分析不同成型方法中TA2薄壁圆管焊缝处纵向应力及应变大小的变化规律。方法运用专业型钢软件COPRA RF和有限元MSC.MARC商业软件建立符合生产标准的三维薄壁圆管模型,展开多机架连续辊弯成型过程的有限元仿真,并进行辊弯成型试验验证。结果试验结果表明,成型方式不合理是引起TA2薄壁圆管辊弯成型边波的重要原因。随着道次间成型结束后塑性应力与纵向应力的累积,TA2薄壁圆管焊缝处出现褶皱现象,即薄壁圆管产生边波缺陷。通过有限元分析及TA2纯钛薄壁圆管生产试验验证发现,基于普通成型法加工的薄壁圆管焊缝处失稳区辊弯纵向应变波动峰值由0.6%降低到基于上山法成型的0.3%。结论使用上山法可以消除TA2纯钛薄壁圆管在辊弯加工工艺中产生的边波缺陷,提高了产品精度并为后续装配提供了保障,研究结果为消除工业纯钛圆管边波缺陷奠定了良好的理论基础。

关键词：辊弯成型纯钛边波有限元 COPRA

纯钛肋骨接骨板内固定治疗肋骨骨折:与保守治疗的疼痛对照分析

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中国组织工程研究 2019年第22期23卷 3512-3517页

作者：王作培谢鑫杰盛波丁一陆熠程萌旗上海市浦东新区人民医院胸外科上海市201299 上海市第六人民医院上海市201200

背景:大量数据表明,手术复位内固定相较保守治疗更具优势。遗憾的是,由于许多临床医生对肋骨骨折治疗的最新理念了解不足,再加上目前尚缺乏高级别临床证据,导致手术在肋骨骨折治疗中的作用还存在诸多争议。目的:探讨纯钛肋骨接骨板在肋... 详细信息

背景:大量数据表明,手术复位内固定相较保守治疗更具优势。遗憾的是,由于许多临床医生对肋骨骨折治疗的最新理念了解不足,再加上目前尚缺乏高级别临床证据,导致手术在肋骨骨折治疗中的作用还存在诸多争议。目的:探讨纯钛肋骨接骨板在肋骨骨折内固定中对疼痛的治疗效果。方法:选取多发肋骨骨折患者共187例,根据手术与否分为2组,手术组79例,对照组108例进行保守治疗。手术组在双腔气管插管静脉复合麻醉下行胸腔镜辅助多点小切口或直接单切口开放纯钛肋骨接骨板内固定术,手术均在伤后1周内完成,其中伤后3 d内完成者68例,占86%,伤后3-7 d内完成者11例,占14%。收集2组骨折根数、处数、是否伴发血气胸以及是否放置胸管;手术组收集术前1 d、术后第1天、第2天的疼痛评分,对照组收集伤后第1天、第2天疼痛评分。2组指标进行统计学对比分析。结果与结论:①2组均无死亡患者。手术组2例出现术后切口感染,长期换药后发现窦道与接骨板相通,分别于术后34 d及42 d取出接骨板,伤口愈合。其余患者均顺利出院或胸部情况稳定后继续其他外伤治疗;②手术组79例患者骨折根数468根,平均(5.92±2.17)根;骨折处数547处,平均(6.92±2.91)处。非手术组108例患者骨折根数373根,平均(3.45±1.38)根;骨折处数382处,平均(3.54±1.54)处。2组骨折根数与骨折处数比较,差异有显著性意义(P均纯钛肋骨接骨板内固定治疗肋骨骨折具有减轻疼痛的效果。

关键词：肋骨骨折纯钛肋骨接骨板疼痛内固定保守治疗切口感染

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纯钛表面纳米化预处理对氧化膜结构的影响

金属热处理 2017年第10期42卷 145-148页

作者：炊鹏飞贺志荣张锋刚王永善陕西理工大学材料科学与工程学院陕西汉中723000

采用快速多重旋转碾压(FMRR)技术对工业纯钛表面进行表面纳米化预处理,再通过微弧氧化技术在处理后的样品表层制备氧化膜。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)研究了FMRR处理后纯钛表层的微观结构及氧化膜的形貌。结... 详细信息

采用快速多重旋转碾压(FMRR)技术对工业纯钛表面进行表面纳米化预处理,再通过微弧氧化技术在处理后的样品表层制备氧化膜。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)研究了FMRR处理后纯钛表层的微观结构及氧化膜的形貌。结果表明:FMRR处理后,纯钛的X射线衍射峰均发生明显的宽化,其主要原因是由于剧烈塑性变形导致晶粒细化及产生了微观应力所引起的;纯钛经过FMRR处理40 min后,最表层的平均晶粒被细化到大约10 nm。纳米化预处理使微弧氧化膜的孔洞减少、致密性提高,同时膜层的厚度也增加;当电流大小为3 A时,纳米纯钛表面制备的氧化膜的厚度达到38μm。

关键词：纯钛表面纳米化快速多重旋转碾压微弧氧化

钛基表面TiO_2-HA生物陶瓷膜层的血液相容性研究

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稀有金属材料与工程 2017年第5期46卷 1299-1304页

作者：徐琳丁建宁许晓静何远清雷小春江苏大学江苏镇江212013 常州大学江苏常州213164

采用微弧氧化法及微弧氧化-水热法对纯钛进行改性,制备了TiO_2与TiO_2-HA生物陶瓷膜层,通过溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验等方面评价其血液相容性。结果表明:各试样的溶血率都远小于5%,均符合医用材料的溶血率要求,不... 详细信息

采用微弧氧化法及微弧氧化-水热法对纯钛进行改性,制备了TiO_2与TiO_2-HA生物陶瓷膜层,通过溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验等方面评价其血液相容性。结果表明:各试样的溶血率都远小于5%,均符合医用材料的溶血率要求,不会产生溶血作用。与钛基TiO_2生物陶瓷膜层和钛基材相比,钛基TiO_2-HA生物陶瓷膜层的溶血率更低,动态凝血时间曲线变化更为缓慢,黏附的血小板更少,且变形程度更轻,具有更好的抑制血小板的聚集与变形的性能,血液相容性更优。

关键词：纯钛微弧氧化水热合成血液相容性 TiO2-HA生物陶瓷膜层

纯钛表面激光熔覆制备CoCrFeNiTiNbx系中/高熵合金涂层及组织性能研究

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纯钛表面激光熔覆制备CoCrFeNiTiNbx系中/高熵合金涂层及组织性能...

作者：向康重庆理工大学

学位级别：硕士

本课题采用脉冲激光熔覆技术成功地在高纯Ti板材表面制备出了冶金结合良好的六种Co Cr Fe Ni Ti Nb系中/高熵合金涂层。联合运用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、电子背散射衍射(Electron back-scattered diffraction,EBSD)、电子通... 详细信息

本课题采用脉冲激光熔覆技术成功地在高纯Ti板材表面制备出了冶金结合良好的六种Co Cr Fe Ni Ti Nb系中/高熵合金涂层。联合运用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、电子背散射衍射(Electron back-scattered diffraction,EBSD)、电子通道衬度(Electron channel contrast,ECC)、能谱分析(Energy dispersive spectroscopy,EDS)以及二次电子像等多种分析测试技术对不同成分涂层的相组成和微观组织进行系统的表征,深入分析其形成的微观机理。此外,再通过显微硬度测试和摩擦磨损实验,研究其硬度及耐磨性能,并基于微观组织特征深入分析了表面性能变化的原因。主要研究结论如下:(1)受脉冲激光熔覆高冷却速率的影响,Co Ni Ti三元涂层样品在非平衡凝固过程中依次形成了熔覆区、结合区和热影响区三种微观结构明显不同的区域。熔覆区主要形成了枝晶(体心立方固溶相)-枝晶间(TiNi金属间化合物)形貌的组织结构,同时枝晶间组织中形成了大量的TiCo纳米颗粒;结合区主要由马氏体相变产生的细小针状晶组成;靠近基体的热影响区则由形状不规则的块状晶组成。而Cr Ni Ti三元涂层则形成了细小的胞状晶结构(平均晶粒尺寸0.91±0.67μm),它们属于体心立方固溶相;胞状晶内部还存在形状不规则的C14型CrTi Laves相,而晶间析出了Ni Ti沉淀相。Co Ni Ti涂层的平均硬度为571±46 HV,约为纯Ti基体的5倍;Cr Ni Ti涂层的平均硬度为940±35 HV,约为纯Ti基体的8倍。Co Ni Ti和Cr Ni Ti涂层的磨损率分别为1.7×10 mm·N·m和7.4×10 mm·N·m,均远低于纯Ti基体的磨损率(6.3×10 mm·N·m)。Co Ni Ti涂层的的磨损机理主要为粘着磨损,并伴有氧化磨损;而Cr Ni Ti涂层的磨损机理主要为氧化磨损,并伴有磨粒磨损。微观组织特征的细致分析显示,这种较高的硬度和较好的耐磨损性能可归因于涂层中体心立方相的固溶强化、TiNi金属间化合物和TiCo纳米颗粒以及Ni Ti沉淀相和CrTi Laves相产生的第二相强化的共同作用。(2)在高熵效应的作用下,CoCrNiTi和Cr Fe Ni Ti四元涂层都形成了体心立方简单固溶相。此外,在熔覆过程中,由于激光快速冷却的特性,熔池中的晶粒来不及长大,这在一定程度上细化了晶粒;同时各元素没有充分的时间进行扩散,造成了一定程度的元素偏析和第二相的形成,因此晶间组织主要形成了CrTi Laves相(C14型)。CoCrNiTi涂层的显微硬度约为762±32 HV,磨损率为1.7×10 mm·N·m,Cr Fe Ni Ti涂层的显微硬度约为820±34 HV,磨损率为2.8×10 mm·N·m,二者的磨损机理均主要为粘着磨损,并伴有氧化磨损,综合分析,显微硬度和耐磨性能得到明显提升可归因于涂层中体心立方相的固溶强化、细晶强化以及金属间化合物CrTi Laves相产生的第二相强化的共同作用。(3)Co Cr Fe Ni Ti五元涂层主要由体心立方固溶相(块状等轴晶)和具有C14型六方结构的CrTi Laves相(枝晶间片层状组织)组成。当添加1 at.%的Nb元素后,涂层中的体心立方固溶相仍具有块状等轴晶形貌,而细小片层状结构的枝晶间组织进一步转变为块状形貌组织。晶间除CrTi Laves相外,还出现了C15型立方结构的CrNb Laves相。涂层的硬度远高于纯Ti基体,其中Co Cr Fe Ni Ti涂层的硬度约790±52 HV,是基体的6.6;添加1 at.%的Nb元素后,Co Cr Fe Ni Ti Nb涂层的硬度进一步提升至1008±56 HV,高达基体的8.3倍。此外,Co Cr Fe Ni Ti和Co Cr Fe Ni Ti Nb涂层的磨损率分别仅为1.0×10 mm·N·m和0.6×10 mm·N·m,均远低于纯Ti基体。Co Cr Fe Ni Ti和Co Cr Fe Ni Ti Nb涂层的磨损机理均为氧化磨损。综合分析后得知,本研究中制备出的涂层受固溶强化、第二相强化、细晶强化以及细小片层状共晶组织的共同作用,表现出了较高的硬度和较好的耐磨损性能。(4)最终结果表明,在微观组织方面,六种涂层都以体心立方固溶相为主,且形成了一些金属间化合物,这其中,Ti元素有助于体心立方相的形成,Nb元素有助于片层状结构的形成;在性能方面,Co Cr Fe Ni Ti Nb涂层的硬度值最大(高达1008 HV),同时其磨损率也最低,比纯Ti基体低了近两个数量级。由此可以看出,通过挑选合适恰当的元素并辅以合理的加工参数后,能够采用激光熔覆技术在纯Ti表面成功地制备出高性能高熵合金涂层。

关键词：高熵合金激光熔覆纯钛 CoCrFeNiTiNb 微观组织涂层