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纯钛表面Zr-N等离子合金化(英文)

中国有色金属学会会刊：英文版 2013年第6期23卷 1628-1632页

作者：李秀燕唐宾王鹤峰叶娇荣太原理工大学物理与光电工程学院太原030024 太原理工大学表面工程研究所太原030024 太原理工大学力学学院太原030024

为了改善纯钛的表面性能,利用等离子表面合金化技术在纯钛表面形成Zr-N改性层。对Zr-N改性层的微结构、成分及硬度进行测试,并对改性层形成及表面硬度提高的机理进行分析。利用球-盘磨损试验对表面改性纯钛的摩擦学性能进行研究。结果表... 详细信息

为了改善纯钛的表面性能,利用等离子表面合金化技术在纯钛表面形成Zr-N改性层。对Zr-N改性层的微结构、成分及硬度进行测试,并对改性层形成及表面硬度提高的机理进行分析。利用球-盘磨损试验对表面改性纯钛的摩擦学性能进行研究。结果表明,在纯钛表面形成了均匀致密的Zr-N改性层,改性层由表面Zr-N化合物层和基体内Zr、N的扩散层构成。Zr-N表面改性层显著提高了纯钛的表面硬度,表层的最高硬度约为HK1040。Zr-N表面改性层没有减摩效果,但明显改善了纯钛的磨损性能。

关键词：纯钛等离子表面合金化 Zr-N表面合金层硬度摩擦学性能

纯钛热氧化膜在含氟酸性烟气冷凝液中腐蚀行为研究

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纯钛热氧化膜在含氟酸性烟气冷凝液中腐蚀行为研究

第二十二届全国缓蚀剂与水处理学术讨论会

作者：王铭滔王力伟钟鸣远李晓琦崔中雨青岛大学机电工程学院中国海洋大学材料科学与工程学院

目的本文研究了纯钛热氧化膜在含F-的酸性烟气冷凝液中的腐蚀行为。结果研究结果表明,650°C下氧化24 h可以得到致密的TiO膜层,且膜层的硬度和耐蚀性最佳。热氧化纯钛的腐蚀与氧化状态和氟离子浓度有关,导致不同的界面结构,多孔氧化膜... 详细信息

目的本文研究了纯钛热氧化膜在含F-的酸性烟气冷凝液中的腐蚀行为。结果研究结果表明,650°C下氧化24 h可以得到致密的TiO膜层,且膜层的硬度和耐蚀性最佳。热氧化纯钛的腐蚀与氧化状态和氟离子浓度有关,导致不同的界面结构,多孔氧化膜和较高的氟离子浓度导致氧化膜/基体界面上发生电荷转移过程。热氧化纯钛的长周期腐蚀分为三个阶段(图1),在阶段一致密氧化膜被破坏,阶段二在氧化膜/基体界面发生电荷转移,阶段三则膜层被完全破坏,发生钛在含F介质中的两步溶解反应。结论在模拟实际烟气冷凝液中,热氧化使得纯钛腐蚀的临界负离子浓度升高1～2个数量级(图2),TiO膜层保持了较高的稳定性。

关键词：纯钛热氧化湿法脱硫烟气氟离子腐蚀电化学动力学过程

来源： cnki会议评论

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爆炸焊接纯钛的组织调控及力学性能研究

爆炸焊接纯钛的组织调控及力学性能研究

作者：王伶俐重庆大学

学位级别：硕士

近年来,异质结构材料引起了学者的广泛研究,因其能获得较好的强塑性匹配。本课题选用1 mm厚工业纯钛退火板材为原始材料,利用爆炸焊接工艺制备出了两层爆炸焊接板(X2)和三层爆炸焊接板(X3),对前者直接采用不同温度退火,对后者先冷轧至0.... 详细信息

近年来,异质结构材料引起了学者的广泛研究,因其能获得较好的强塑性匹配。本课题选用1 mm厚工业纯钛退火板材为原始材料,利用爆炸焊接工艺制备出了两层爆炸焊接板(X2)和三层爆炸焊接板(X3),对前者直接采用不同温度退火,对后者先冷轧至0.75 mm再进行不同温度退火处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、等通道电子成像技术(ECC)、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等进行组织表征。采用万能拉伸机以及维氏显微硬度计测试了不同状态下的力学性能。实验结果表明,经爆炸焊接及退火处理后的材料具有良好的强塑性匹配,材料综合性能得到提高。对比不同状态组织与性能变化得出如下主要结论:(1)爆炸焊接后焊接板强度有了很大提升,但是塑性却大大损失,整体硬度也增加,得到从结合界面到表面硬度逐渐减小的硬度梯度。爆炸焊接后组织发生了细化,特别是焊接结合界面附近晶粒细化至纳米级,随着与结合界面距离的增加,组织逐渐粗大,呈现非均匀组织结构特征。(2)X2板材硬度随退火温度的升高逐渐下降,且仍呈现轻微的硬度梯度,随退火温度升高,强度下降,塑性增加,在475°C退火1 h的样品强塑性匹配最优,此时屈服强度是348 MPa,抗拉强度是410 MPa,均匀延伸率是14.1%。随着退火温度继续提高,晶粒慢慢长大,但是焊缝界面仍然比较明显,且组织保持着从结合面到表面的非均匀特征。475°C退火后的样品结合面附近部分变形组织发生再结晶,再结晶晶粒大小约为几微米,仍然具有非均匀组织特征。(3)三层爆炸焊接冷轧板(X3-CR)硬度提升较大,焊缝处硬度达到280 HV,硬度随退火温度增加而下降,但整体硬度仍然比较高,且硬度梯度变化趋势减弱。在450°C退火30 min的样品具有最好的综合性能,屈服强度为469 MPa,抗拉强度为538 MPa,均匀延伸率为16.5%,此时开始发生部分再结晶,得到混晶组织。退火温度进一步升高时,晶粒长大明显,非均匀性减弱。(4)异构变形诱导强化对材料获得较好的强塑性结合有较大贡献。X2样品在475°C退火1 h后以及X3-CR样品在450°C退火30 min后的背应力测试表明相比于原始钛板,前两者的背应力都明显更高,因为这两种状态下所得到的是非均匀结构,能够使材料获得较好的强度和塑性结合。

关键词：纯钛爆炸焊异质结构热处理强塑性

铜包覆纯钛粉末SLM成形组织及力学性能研究

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铜包覆纯钛粉末SLM成形组织及力学性能研究

作者：罗豪重庆理工大学

学位级别：硕士

钛及其合金因其优异的性能具有广泛的应用,但钛合金使用传统制造方法加工难度大。AM(Additive Manufacturing)技术采取层层叠加的方式生产零部件,可以近净成形零部件,有效降低了钛合金成形难度。目前AM钛合金零部件在航空航天和生物医... 详细信息

钛及其合金因其优异的性能具有广泛的应用,但钛合金使用传统制造方法加工难度大。AM(Additive Manufacturing)技术采取层层叠加的方式生产零部件,可以近净成形零部件,有效降低了钛合金成形难度。目前AM钛合金零部件在航空航天和生物医疗领域已有较广泛应用。但AM成形过程具有高温度梯度和冷却速度的特点,容易导致晶粒粗大,进而影响性能。在本文中研究了铜包覆纯钛粉末SLM(Slective Laser Melting)成形的组织及力学性能。主要包括对纯钛粉末化学镀铜工艺优化,制备了铜包覆纯钛粉末进行SLM成形实验,研究了铜掺杂纯钛的组织及力学性能;此外还对试样进行了退火处理,研究了退火温度对成形试样组织和力学性能的影响,研究内容和结果如下:(1)镍离子浓度增加能够促进纯钛化学镀铜反应进行,加快沉积速度,但当反应速度过快时将导致镀液自分解,镀层变得疏松,镀层质量下降。最佳硫酸镍浓度为0.8g/L,此时铜包覆纯钛粉末中铜含量最高,为1.26wt%。(2)SLM成形试样表面平整,无塌陷、球化等缺陷,整体成形质量良好。纯钛粉末成形试样组织为针状组织和少量板条组织,铜掺杂试样组织为呈网篮编织状分布的细小针状组织。(3)铜掺杂试样硬度和强度较纯钛试样提升,但塑性降低。铜掺杂试样硬度最高达441.13±21.36HV,较纯钛试样提升约为23.3%。抗拉强度和屈服强度最高达907.49MPa和850.25MPa,较纯钛试样分别提升约19.1%和13.9%,并且铜掺杂试样耐磨性较纯钛试样得到提升,摩擦体积降低约10.3%。(4)SLM纯钛试样组织随退火温度升高先发生回复,再发生再结晶、晶粒长大,铜掺杂试样组织发生回复和再结晶。试样强度随退火温度增加而降低,750℃保温1h退火后最低;伸长率随退火温度升高先增加后降低,550℃保温1h退火处理后伸长率最高,750℃保温1h退火后最低。(5)经550℃保温1h退火后纯钛试样伸长率提高为13.94%,抗拉强度和屈服强度分别为734.45 MPa和606.68MPa,综合强度和伸长率较好的铜掺杂试样抗拉强度和屈服强度分别为903.87MPa和818.72MPa,伸长率为7.55%。

关键词：纯钛化学镀铜选区激光熔化微观组织力学性能

纯钛微弧氧化阳极工艺过程模型的建立及实验研究

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材料工程 2012年第7期40卷 34-38页

作者：王宏元朱瑞富王志刚吕宇鹏肖桂勇朱先俊材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 山东大学材料科学与工程学院济南250061 山东建筑大学材料科学与工程学院济南250101

对纯钛微弧氧化陶瓷膜在工艺过程中的生长规律进行了实验研究,分析了陶瓷层表面形貌、厚度、相结构等不同生长阶段的特点。基于微弧氧化工艺过程阳极等效电路,建立了电极电压、电流密度、频率、占空比、时间等工艺参数对陶瓷膜性能影响... 详细信息

对纯钛微弧氧化陶瓷膜在工艺过程中的生长规律进行了实验研究,分析了陶瓷层表面形貌、厚度、相结构等不同生长阶段的特点。基于微弧氧化工艺过程阳极等效电路,建立了电极电压、电流密度、频率、占空比、时间等工艺参数对陶瓷膜性能影响的理论模型。模型分析结果表明:在陶瓷层成膜后,随着膜层厚度的增加,金红石相TiO2相对含量增加;膜层厚度不变时,工艺过程趋于停止。模型分析与实验结果是吻合的,为提高陶瓷膜层性能并改善微弧氧化工艺提供了理论基础。

关键词：微弧氧化纯钛工艺过程阳极模型

纯钛表面电沉积羟基磷灰石复合涂层组织及性能

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硅酸盐通报 2018年第8期37卷 2662-2667页

作者：李刚梁彦会袁娟魏赫邱信伟温颖辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000

采用水热电沉积法在纯钛基体表面制备前驱体,对其进行碱液处理和真空热处理后得到羟基磷灰石(HA)复合涂层。采用XRD、SEM和激光共聚焦显微镜分析涂层物相结构、组织形貌,利用热震法和模拟体液浸泡法表征涂层结合强度和生物活性。实验结... 详细信息

采用水热电沉积法在纯钛基体表面制备前驱体,对其进行碱液处理和真空热处理后得到羟基磷灰石(HA)复合涂层。采用XRD、SEM和激光共聚焦显微镜分析涂层物相结构、组织形貌,利用热震法和模拟体液浸泡法表征涂层结合强度和生物活性。实验结果表明:前驱体主要成分为CaHPO_4·2H_2O、Ca_3(PO_4)_2和CaTiO_3,经室温碱液处理10 h后,涂层物相由Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2(简称:HA)、Ca_3(PO_4)_2和CaTiO_3组成,组织形貌由前驱体的块状转变为细针状HA晶体。当温度一定时,涂层厚度在4.5 V电压下达到最大值38μm,热震次数在4 V电压下达到最大值11次;当电压一定时,涂层厚度在40℃和50℃下均为最大值35μm,热震次数在40℃下达到最大值11次。沉积电压为4 V、水浴温度为40℃工艺条件下的涂层经体外生物活性测试表明:HA复合涂层表面可在模拟体液中形成新的HA晶核,并不断长大。

关键词：羟基磷灰石水热电沉积法纯钛生物活性结合强度

SLA表面PDA/CPP复合涂层的制备及其性能研究

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无机材料学报 2017年第12期32卷 1264-1268页

作者：张嘉敏汪涛汤春波汪乔那钱海梅缪润杰南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 江苏省口腔医院南京210029

在大颗粒喷砂酸蚀(SLA)工艺形成的三维多级嵌套孔洞结构纯钛表面,利用聚多巴胺(PDA)的超强粘附性和二次修饰功能,接枝生物大分子酪蛋白磷酸肽(CPP),制备PDA/CPP复合涂层。采用FESEM、EDS、XPS、水接触角分析仪、体外仿生矿化测试以及人... 详细信息

在大颗粒喷砂酸蚀(SLA)工艺形成的三维多级嵌套孔洞结构纯钛表面,利用聚多巴胺(PDA)的超强粘附性和二次修饰功能,接枝生物大分子酪蛋白磷酸肽(CPP),制备PDA/CPP复合涂层。采用FESEM、EDS、XPS、水接触角分析仪、体外仿生矿化测试以及人骨髓间充质干细胞(h BMSCs)实验对样品表面进行表征分析和性能测试。结果表明,两步浸泡法成功在SLA表面制得PDA/CPP复合涂层。该涂层在保留SLA多孔形貌的同时,使水接触角从47.7?减小到25.5?,明显提高了SLA表面亲水性;在模拟体液浸泡1 d后的修饰表面即沉积了致密羟基磷灰石(HA),说明PDA/CPP显著加快了SLA表面生物矿化的速度。同时,SLA/PDA/CPP表面细胞粘附、增殖以及矿化活性都得到了明显改善。

关键词：聚多巴胺酪蛋白磷酸肽喷砂酸蚀纯钛生物活化

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纯钛板材轧制过程中的孪生变形行为

重庆理工大学学报（自然科学） 2019年第12期33卷 74-81页

作者：吴昊柴林江夏吉莺程体娟黄伟九重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 重庆市模具工程技术研究中心重庆400054

对密排六方结构的钛材而言,孪生是一种重要的塑性变形机制。在加工过程中产生的各类孪晶不仅可使微观组织和织构发生显著改变,还会对其力学性能产生重要影响。重点从纯钛板材轧制过程中可能产生的孪晶类型、影响孪生变形的因素、孪晶对... 详细信息

对密排六方结构的钛材而言,孪生是一种重要的塑性变形机制。在加工过程中产生的各类孪晶不仅可使微观组织和织构发生显著改变,还会对其力学性能产生重要影响。重点从纯钛板材轧制过程中可能产生的孪晶类型、影响孪生变形的因素、孪晶对钛板组织、织构及各向异性的影响等方面对国内外近年的相关研究进行了综合评述,并对今后的研究工作进行了展望。

关键词：纯钛轧制孪生微观组织织构

异步轧制态纯钛服役性能及其软模成形PEMFC双极板工艺研究

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异步轧制态纯钛服役性能及其软模成形PEMFC双极板工艺研究

作者：刘倩南京理工大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)中的双极板起着分隔反应气体、收集电流、机械支撑、水热管理等作用,是PEMFC中的关键部件,已经引起了国内外广泛的研究。目前需要解决的关键问题是,在确保导电性良好的前... 详细信息

质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)中的双极板起着分隔反应气体、收集电流、机械支撑、水热管理等作用,是PEMFC中的关键部件,已经引起了国内外广泛的研究。目前需要解决的关键问题是,在确保导电性良好的前提下,实现高的耐蚀性,提高整个电池体系的可靠性。针对上述问题,本文提出在现有的表面改性技术的前提下,通过增加基体自身的耐蚀性来提高表面改性后金属的耐蚀性。本文以工业纯钛为原料,利用异步轧制的方式来调控钛基体的微观组织特征,如晶粒大小、织构强度、晶界类型,从而达到提高耐蚀性的目的。并使用ABAQUS对异步轧制过程进行了模拟,分析了异步轧制工艺参数对钛板变形的影响。其次对异步轧制之后的钛板进行了力学性能和耐蚀性能测试,得到异速比为2的钛板的综合性能最优:屈服强度为477 MPa,抗拉强度为525 MPa,延伸率为15%;硬度为168.5 HV;腐蚀电位为-359.61 m V,腐蚀电流密度为428.85 n A·cm,符合双极板的耐腐蚀性指标(腐蚀电流密度纯钛的异速比不宜超过2。基于上述实验和有限元模拟结果,得到最佳工艺参数是:异速比为2,退火温度为400℃。将采用此工艺制得的钛板进行了软模成形,并分析了缸压对双极板成形质量的影响。通过测试双极板通道与模具的贴合程度、计算通道深度均匀性、计算通道脊背部分的厚度均匀性,得出最佳缸压范围为6.8-7.0 k N。最后成功制备出耐蚀性能和力学性能优异、通道轮廓与模具贴合良好、通道深度均匀、表面质量高的纯钛双极板。

关键词：质子交换膜燃料电池双极板纯钛异步轧制微观组织有限元模拟软模成形