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单双频超声和微颗粒对钛钽合金空蚀损伤的影响研究

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单双频超声和微颗粒对钛钽合金空蚀损伤的影响研究

作者：孙绍桓中北大学

学位级别：硕士

空蚀在流体工程机械中是一种普遍的现象。空蚀不仅会影响机械工作效率、造成噪音,产生振动,严重时会造成材料的表面破坏。在很多工程应用中,液体介质与其接触的过流部件面临空蚀的作用。钛钽合金是一种优秀的生物医用金属材料,但该合金... 详细信息

空蚀在流体工程机械中是一种普遍的现象。空蚀不仅会影响机械工作效率、造成噪音,产生振动,严重时会造成材料的表面破坏。在很多工程应用中,液体介质与其接触的过流部件面临空蚀的作用。钛钽合金是一种优秀的生物医用金属材料,但该合金是难以切削材料,加工困难,加工效率低。目前对于利用空蚀微加工难切削材料的研究鲜见报道,本文研究钛钽合金表面的空蚀影响因素及诱发机制,对于使用超声加工钛钽合金有重要的工程应用意义。主要研究内容如下:1.使用超声振动空蚀实验平台,研究了超声空蚀时间对钛钽合金试样空蚀行为的影响,观察了试样空蚀前后表面形貌的变化,测量粗糙度及表面维氏硬度的变化,表征了实验时间对空蚀破坏的程度和对试样表面形貌产生重要的影响。空蚀时间越长,空蚀坑深度越深,随着空蚀时间增加,表面粗糙度及维氏硬度增强。空蚀破坏程度随空蚀时间增加而加强。其次对比研究了纯水中超声发生源为单频和双频对钛钽合金试样空蚀的影响。通过系统的对比,双频空蚀后,试样表面空蚀坑深度、粗糙度及维氏硬度均高于单频空蚀。因此,单频空蚀时间越强,空蚀对钛钽合金的破坏程度越强。双频空蚀对钛钽合金的破坏程度要显著高于单频空蚀。2.在液体介质中加入微颗粒进行了超声空蚀实验研究,分析了微颗粒的浓度,粒径,材质对钛合金试样空蚀的影响。通过观测试样表面空蚀坑数量及形貌变化,测量空蚀坑深度,粗糙度。研究表明钛钽合金试样表面空蚀破坏程度随悬浊液浓度增大而增大;随着粒径的增大,空蚀破坏程度在不断减小,空蚀坑的深度随微颗粒粒径增大而增大;加入不同微颗粒后均加重钛钽合金表面空蚀破坏的程度。空蚀破坏程度强弱顺序:二氧化硅,碳化硅,纯水,铝。

关键词：钛钽合金超声空蚀单双频微颗粒

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钛钽合金的组织结构与腐蚀行为研究

钛钽合金的组织结构与腐蚀行为研究

作者：杨帆西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近年来,我国核电工业发展迅速,为了提高燃料利用率,降低永久存贮的不确定性风险,核乏燃料的后处理研究得到越来越多的重视。由于核燃料后处理关键设备长期处于高浓度硝酸环境中,服役环境恶劣。因此,其关键设备用材的研发受到材料工作者... 详细信息

近年来,我国核电工业发展迅速,为了提高燃料利用率,降低永久存贮的不确定性风险,核乏燃料的后处理研究得到越来越多的重视。由于核燃料后处理关键设备长期处于高浓度硝酸环境中,服役环境恶劣。因此,其关键设备用材的研发受到材料工作者的广泛关注。Ti-Ta系耐蚀合金因其具有良好的抗氧化性酸介质的能力,且对辐照不敏感,被广泛应用于核乏燃料后处理领域。为避免核乏燃料后处理关键设备部件中的Ti-Ta合金因加工状态不同导致腐蚀不均匀,造成设备的损坏,有必要对不同加工状态的Ti-Ta合金在沸腾硝酸溶液中的腐蚀行为加以研究。本文选择不同Ta含量的钛钽合金在8mol/L沸腾硝酸溶液中进行腐蚀,研究其腐蚀速率和腐蚀行为。研究了不同组织结构Ti35合金和Ti-32Ta合金腐蚀行为、电化学性能及腐蚀钝化膜的差异,主要结论如下:(1)Ta含量的增加有助于提高钛合金的耐蚀性,Ti-32Ta合金腐蚀速率比Ti35合金降低了一个数量级;不同加工方法导致的残余应力大小对Ti35合金腐蚀速率影响不大;增大Ti35合金的晶粒尺寸可以明显降低其腐蚀速率;焊接加工后的Ti35合金的腐蚀速率低于Ti35合金基体的腐蚀速率。(2)Ti-32Ta合金腐蚀后表面生成了纳米级别的氧化膜,比Ti35合金生成的氧化膜更加致密,成分主要由TiO2、TiO、Ti2O3,Ta2O5和Ta单质组成,与Ti35合金表面氧化膜的成分相同,每种成分在其元素中所占比例也大致相等,氧化膜中Ta含量的增加是Ti-32Ta合金表面氧化膜比Ti35合金表面氧化膜更加耐蚀的主要原因。(3)Ta元素可以有效提高钛合金的电化学性能。添加6%的Ta元素的Ti35合金的腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻升高;添加32%的Ta元素的Ti-32Ta合金的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻升高。(4)Ti35合金经腐蚀后生成的氧化膜,其表面的自腐蚀电位低于Ti35合金基体,腐蚀电流密度也低于基体,电荷转移电阻提高了一倍,氧化膜表面完整、致密、无缺陷,腐蚀过程中为均匀腐蚀,没有发生点蚀,氧化膜的腐蚀速率小于基体的腐蚀速率。(5)Ti35合金棒材经退火处理后,其腐蚀电流密度降低,点蚀电位升高,电荷转移电阻升高,电化学性能优于未经退火的Ti35棒材;Ti35合金板材经过焊接后,腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻升高,电化学性能优于基体。

关键词：钛钽合金组织结构腐蚀行为极化曲线交流阻抗

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油管钛钽合金纳米重防腐蚀涂层的性能评价

材料保护 2008年第11期41卷 51-52页

作者：龙媛媛苏建国柳言国王遂平杨为刚胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所山东东营257000

对一种新型的油管钛钽合金纳米环氧树脂重防腐蚀涂层技术进行了常规性能检验、高温高压动态腐蚀试验、电化学交流阻抗测试、管流中试试验等一系列中试评价。结果表明,该技术常规性能检验项目全部符合相关标准,并且在高温高压及管路流动... 详细信息

对一种新型的油管钛钽合金纳米环氧树脂重防腐蚀涂层技术进行了常规性能检验、高温高压动态腐蚀试验、电化学交流阻抗测试、管流中试试验等一系列中试评价。结果表明,该技术常规性能检验项目全部符合相关标准,并且在高温高压及管路流动条件下均具有较为优异的防腐蚀及阻垢性能,在保证涂敷工艺与施工质量的前提下具有较为广阔的应用前景。

关键词：纳米涂料油管防腐蚀中试评价钛钽合金环氧树脂

研究人员使用钛钽合金改进3D打印植入物的应力吸收

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现代材料动态 2016年第7期 13-14页

由于其出色的物理性能和抗感染性，钛合金是制造诸如膝关节／髋关节植入物这样的骨科装置的首要选择。日前，来自新加坡科技研究局（A＊STAR）的一个研究团队发现使用具有有趣属性的钛、钽粉末可以3D打印出具有更好的应力吸收能力的定... 详细信息

由于其出色的物理性能和抗感染性，钛合金是制造诸如膝关节／髋关节植入物这样的骨科装置的首要选择。日前，来自新加坡科技研究局（A＊STAR）的一个研究团队发现使用具有有趣属性的钛、钽粉末可以3D打印出具有更好的应力吸收能力的定制植入物。

关键词：钛钽合金吸收能力植入物研究人员应力打印 3D 物理性能

Ti-60Ta合金快速凝固过程中的相变研究

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 934-939页

作者：赵少阳殷京瓯王利卿沈垒谈萍李增峰西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室陕西西安710016

采用真空自耗电弧熔炼和热锻技术制备出Ti-60Ta合金棒,用等离子旋转电极(PREP)制粉技术制备出其球形粉末,并对棒材取块样进行高温淬火处理。利用SEM、XRD、TEM、DSC等分析手段对Ti-60Ta合金在快速凝固过程中的相变行为进行了研究。结果... 详细信息

采用真空自耗电弧熔炼和热锻技术制备出Ti-60Ta合金棒,用等离子旋转电极(PREP)制粉技术制备出其球形粉末,并对棒材取块样进行高温淬火处理。利用SEM、XRD、TEM、DSC等分析手段对Ti-60Ta合金在快速凝固过程中的相变行为进行了研究。结果表明,Ti-60Ta原始块样和Ti-60Ta合金粉末相组成主要以bcc结构的β相为主;粉末粒径越小,快速凝固过程中冷却速率越高,α"马氏体相越多,β相越少;原始块样经过1000℃/60 min保温、淬火处理,生成了少量α"马氏体相;TEM像和选区电子衍射花样分析表明,在冷却速率更高的Ti-60Ta合金粉末中观察到板条状α"马氏体,宽度大约为50 nm,α"马氏体相优先生成于晶界处。

关键词： PREP雾化制粉钛钽合金快速凝固 β相 α"马氏体

PREP法制备Ti-60Ta合金粉末及其性能

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稀有金属材料与工程 2017年第6期46卷 1679-1683页

作者：赵少阳殷京瓯沈垒葛渊陈刚西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室陕西西安710016 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

利用等离子旋转电极雾化技术制备出球形Ti-60Ta合金粉末,利用SEM、XRD和维氏显微硬度测试仪等分析手段对不同粒径的Ti-60Ta合金粉末表面形貌及内部的显微组织、相组成、树枝晶间距和维氏显微硬度进行了表征。结果表明,制备的Ti-60Ta合... 详细信息

利用等离子旋转电极雾化技术制备出球形Ti-60Ta合金粉末,利用SEM、XRD和维氏显微硬度测试仪等分析手段对不同粒径的Ti-60Ta合金粉末表面形貌及内部的显微组织、相组成、树枝晶间距和维氏显微硬度进行了表征。结果表明,制备的Ti-60Ta合金粉末以β相为主,细粒径粉末还有少量马氏体α"相和ω相;大颗粒粉末的表面呈近似等轴花瓣状的树枝晶组织,小颗粒粉末表面枝晶组织则明显细化,并观察到细针状马氏体;随着粉末粒度减小,马氏体相增多,维氏显微硬度逐渐增大。

关键词：等离子旋转电极雾化制粉技术钛钽合金显微结构树枝晶间距显微硬度

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添加元素对Ti－Ta合金耐蚀性的影响

稀有金属材料与工程 1995年第5期24卷 50-53页

作者：吴清枝李佐臣西北有色金属研究院

采用失重法和电化学测试研究了Ａｌ、Ｍｏ、Ｚｒ合金添加元素对Ｔｉ－Ｔａ合金在高温浓ＨＮＯ３溶液中耐蚀性的影响以及溶液中Ｒｕ３＋的作用。结果表明：在Ｔｉ－Ｔａ合金中加入Ａｌ、Ｍｏ元素，则降低合金的耐蚀性能；添加Ｚｒ，合金... 详细信息

采用失重法和电化学测试研究了Ａｌ、Ｍｏ、Ｚｒ合金添加元素对Ｔｉ－Ｔａ合金在高温浓ＨＮＯ３溶液中耐蚀性的影响以及溶液中Ｒｕ３＋的作用。结果表明：在Ｔｉ－Ｔａ合金中加入Ａｌ、Ｍｏ元素，则降低合金的耐蚀性能；添加Ｚｒ，合金的抗腐蚀性能有所提高；溶液中的Ｒｕ３＋可以加速所研合金的钝化，提高合金的抗蚀能力。电化学测试结果与腐蚀试验完全一致。

关键词：添加元素耐蚀性钛钽合金

Dynamet科技有限公司的钛合金开发项目获得资助

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粉末冶金工业 2010年第3期20卷 16-16页

作者：路