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Insight into relationship between composition,thickness and electrochemistry behavior of oxide film formed on TA15under different potentials in 0.5 mol·L^(-1)H_(2)SO_(4)

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Rare Metals 2023年第5期42卷 1760-1772页

作者： Fei-Fei Huang Yi Qin Qing-Rui Wang Hiroaki Yoshida Lei Wen Hai Chang Ying Jin National Center for Materials Service Safety University of Science and Technology BeijingBeijing100083China Innovation Group of Marine Engineering Materials and Corrosion Control Southern Marine Science and Engineering Guangdong LaboratoryZhuhai519080China Department of Physical Science Hiroshima UniversityHigashi-Hiroshima739-8526Japan

The oxide film formed on TA15 alloy in0.5 mol·L^(-1)H_(2)SO_(4)at different applied potentials is investigated by evaluating the film formation current density,film thickness,surface film composition,valence state,and the electrochemical characteristics.The relative quantitative spectral analysis revealed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)and X-ray absorption spectra(XAS)shows that the increasing applied potential promotes the formation of thick and high-valence state films.By contrasting with XAS of the reference titanium oxides,it is found that TiO_(2)within the oxide film changes from anatase type to rutile type with the potential increases to 2.00 V.The oxide film formed at passive region has better protection performance,and with the increase of applied potential,the corrosion resistance of passive film increases,whereas the ND(donor density)values obtained from the Mott-Schottky(MS)results decrease with the increasing applied potential,indicating a better uniformity and protective effect of the oxide film.Based on above facts,the model of the oxide films formed on TA15 at different applied potentials in passive region and dissolve region is proposed.Besides,the existence forms of all the TA15alloying elements under the most corrosion resistant condition are confirmed.

关键词： TA15 Electrochemical passivation Corrosion behavior Surface compositions and structures

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TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性

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材料工程 2022年第4期50卷 139-146页

作者：安强祁文军左小刚新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 新疆众合股份有限公司乌鲁木齐830013

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明:涂层主要由β-T... 详细信息

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明:涂层主要由β-Ti,Co_(3)Ti,CrTi_(4)和TiC等物相组成,涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,中部组织是树枝晶,顶部组织是等轴晶。涂层各微区的碳化钛形貌有显著差别,其中顶部和中部区域碳化钛为粗大的树枝状和花瓣状,而结合区为针状和近球状。涂层显微硬度最大值为715HV,约是TA15显微硬度(330HV)的2.1倍;同等条件下涂层磨损量为30.14 mg,约为TA15磨损量98.11 mg的30.7%。涂层与基体的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损模式,但涂层的磨损程度较轻。

关键词： TA15 激光熔覆钛基涂层微观组织耐磨性

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TA15/Ti2AlNb扩散连接界面组织及变形研究

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塑性工程学报 2022年第9期29卷 120-126页

作者：周贤军武永秦中环李保永陈明和南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 上海航天精密机械研究所上海201600 北京航星机器制造有限公司北京100013

研究了扩散连接温度和压力对TA15/Ti2AlNb异种材料连接质量及微观组织的影响,并利用ABAQUS有限元仿真软件分析了扩散连接过程中TA15钛合金的蠕变变形行为。结果表明,在910、930和950℃下分别施加3、6和9 MPa扩散压力120 min后,TA15/Ti2A... 详细信息

研究了扩散连接温度和压力对TA15/Ti2AlNb异种材料连接质量及微观组织的影响,并利用ABAQUS有限元仿真软件分析了扩散连接过程中TA15钛合金的蠕变变形行为。结果表明,在910、930和950℃下分别施加3、6和9 MPa扩散压力120 min后,TA15/Ti2AlNb扩散连接焊合率均超过95%,连接界面无明显缺陷。连接界面晶粒呈片层形态,Ti和Nb元素含量在连接界面变化明显。扩散连接界面厚度随温度升高而增大,随压力增大而减小。TA15钛合金母材发生蠕变变形,且各区域变形量分布不同,导致扩散连接界面各处晶粒尺寸差异明显。通过对比分析发现,TA15/Ti2AlNb扩散连接的适宜参数为扩散温度为930℃、扩散压力为3 MPa和扩散时间为120 min。

关键词： Ti2AlNb TA15 扩散连接微观组织蠕变变形

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ARB工艺对TA15板材片层球化的影响规律

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稀有金属材料与工程 2020年第12期49卷 4222-4229页

作者：韩栋赵永庆曾卫东西北工业大学材料学院陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016

作为剧烈塑性变形方法的一种,累积叠轧工艺(accumulative roll bonding,ARB)是一种可将晶粒细化至亚微米级并大幅度提高板材综合性能的方法。通过研究初始α片层组织、道次变形量分配及换向轧制对片层组织球化程度的影响,可获得ARB工艺... 详细信息

作为剧烈塑性变形方法的一种,累积叠轧工艺(accumulative roll bonding,ARB)是一种可将晶粒细化至亚微米级并大幅度提高板材综合性能的方法。通过研究初始α片层组织、道次变形量分配及换向轧制对片层组织球化程度的影响,可获得ARB工艺对TA15板材片层球化的影响规律。结果表明:当初始片层厚度较小及晶界/晶内片层α厚度差异较小时,片层球化更加彻底。道次变形量过大会引起板材温升显著,进而造成晶界及基体片层球化不均匀,而道次变形量过小将导致片层球化不完全,最终影响基体等轴化效果。随着ARB成形过程换向道次的增加,板材各向的均匀程度提升,板材的晶粒尺寸及极差进一步减小,室温拉伸性能显著提高。

关键词： TA15 ARB 片层球化轧制轨迹

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激光沉积TA15钛合金的裂纹扩展行为

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有色金属工程 2024年第5期14卷 26-33页

作者：周松于洪远王洪明沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 上海民航职业技术学院上海200232

采用标准CT试样测定了激光沉积TA15钛合金疲劳裂纹扩展速率,结合微观组织、裂纹扩展路径以及断口形貌分析疲劳裂纹扩展机理;并基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,模拟裂纹尖端应力强度因子并进行寿命预测。结果表明,激光沉积制造态的... 详细信息

采用标准CT试样测定了激光沉积TA15钛合金疲劳裂纹扩展速率,结合微观组织、裂纹扩展路径以及断口形貌分析疲劳裂纹扩展机理;并基于ABAQUS与FRANC 3D联合仿真的方法,模拟裂纹尖端应力强度因子并进行寿命预测。结果表明,激光沉积制造态的裂纹扩展速率低于锻造态,裂纹主要穿过片状α相(αl),少量沿αl扩展,稳定扩展区清晰可见疲劳条纹,并伴随大量的二次裂纹,瞬断区为典型的韧性断裂。另一方面,ABAQUS与FRANC 3D联合仿真计算的应力强度因子与理论值吻合较好,预测寿命相对误差低于5%,且证实了预测结果保守,验证了模拟分析的可靠性,确保了工程应用中的安全性。

关键词：激光沉积制造 TA15 裂纹扩展速率 FRANC 3D 寿命预测

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不同锻造工艺对TA15棒材组织性能影响

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钢铁钒钛 2023年

作者：李晓煜唐敏刘昕肖强秦海旭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成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司

采用自由锻和径锻工艺，分别制备出直径ф200 mm和ф100 mm的两支TA15钛合金锻棒，研究了锻造工艺对TA15锻棒组织和力学性能的影响。结果表明，两种TA15锻棒不同位置的金相组织有明显差异，径锻棒心部初生α相占比高，初生及次生α相均... 详细信息

采用自由锻和径锻工艺，分别制备出直径ф200 mm和ф100 mm的两支TA15钛合金锻棒，研究了锻造工艺对TA15锻棒组织和力学性能的影响。结果表明，两种TA15锻棒不同位置的金相组织有明显差异，径锻棒心部初生α相占比高，初生及次生α相均呈现不规则变形组织形貌，说明ф100 mm锻棒中心发生变形。两支锻棒的α相含量从心部到边部逐渐减少，β转变组织含量逐渐增多。退火后径锻棒的组织内存在大量块状α相和细小再结晶晶粒，而自由锻锻棒组织无明显变化。经过径锻变形后，锻棒的边部室温抗拉强度、面缩和冲击性能提升。细长的片层状组织提供了更多α/β相界面，促进了高温扩散，使得自由锻锻棒的高温力学性能低于径锻棒。

关键词： TA15 自由锻径锻显微组织力学性能

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热输入参量对激光清洗TA15表面氧化层的影响

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中国表面工程 2019年第6期32卷 132-139页

作者：朱洪浩夏丹史中正谭君洋董世运陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 空装驻北京地区第七军事代表室北京100076

探索使用1064 nm准连续激光清洗TA15钛合金表面氧化层,验证了激光清洗TA15表面氧化层的可行性,使用SEM、XPS及三维形貌仪等仪器,分析了激光功率、离焦量、清洗速度等热输入量相关工艺参数变化对激光清洗表面质量的影响,并通过表面组分测... 详细信息

探索使用1064 nm准连续激光清洗TA15钛合金表面氧化层,验证了激光清洗TA15表面氧化层的可行性,使用SEM、XPS及三维形貌仪等仪器,分析了激光功率、离焦量、清洗速度等热输入量相关工艺参数变化对激光清洗表面质量的影响,并通过表面组分测试,分析了激光清洗TA15表面氧化层的效果。结果表明,TA15钛合金粗糙度随着激光功率的增大而降低、随着离焦量的增大而增大,而清洗速度的提高会导致粗糙度先降低后增加;激光清洗TA15最优工艺参数为功率400 W、离焦量0 mm、清洗速度5 mm/s,清洗后表面形貌良好,粗糙度Ra约为0.18μm。使用最优工艺获得的清洗件经XPS图谱分析,其激光清洗前钛合金表面成分为主要TiO2,激光清洗后表面成分为Ti,受到清洗残渣干扰,存在微量Ti=O键。

关键词：激光清洗 TA15 钛合金工艺参数三维形貌表面质量

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TA15表面激光熔覆镍基和钴基涂层组织和性能对比研究

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材料导报 2021年第6期35卷 6135-6139页

作者：于坤祁文军李志勤新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 新疆维吾尔自治区国防科学技术工业办公室乌鲁木齐830000

本工作探究了钛合金TA15表面激光熔覆镍基和钴基合金对涂层摩擦磨损性能的影响。采用2 kW光纤激光器,在TA15表面分别制备了Ni60A-50%Cr_(3)C_(2)-1.0%Y 2O 3和Stellite6-5%TA15-2.5%Y 2O 3复合涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的组织和物... 详细信息

本工作探究了钛合金TA15表面激光熔覆镍基和钴基合金对涂层摩擦磨损性能的影响。采用2 kW光纤激光器,在TA15表面分别制备了Ni60A-50%Cr_(3)C_(2)-1.0%Y 2O 3和Stellite6-5%TA15-2.5%Y 2O 3复合涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的组织和物相,利用显微硬度计测量涂层的硬度,利用MMG-500三体磨损试验机进行摩擦磨损试验。两种涂层和基体均呈良好的冶金结合,镍基涂层主要由γ-(Fe,Ni)、TiC和Cr_(3)C_(2)等相组成,钴基涂层主要由γ-Co、TiC、Co 3Ti和Cr 5Si 3等相组成。镍基涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,涂层中部组织是树枝晶和枝晶间的共晶组织,涂层顶部是等轴晶。而钴基涂层结合区组织是平面晶、柱状晶和块状晶,涂层中部是棒状组织和树枝晶,涂层顶部是等轴晶。镍基和钴基涂层显微硬度分别为1209HV_(0.2)和1072HV_(0.2),约为TA15显微硬度(330HV_(0.2))的3.7倍和3.2倍。两种涂层的耐磨损性能均显著提高,但镍基涂层的耐磨效果比钴基涂层更好。

关键词： TA15 激光熔覆镍基涂层钴基涂层耐磨性

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旋转超声铣削TA15钛合金的疲劳寿命实验研究

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工具技术 2023年第7期57卷 57-60页

作者：杨巍王宇周元莉沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳市110034 空军装备部驻沈阳地区第一军事代表室

针对航空钛合金零件机加工后疲劳强度大幅降低的问题,提出基于旋转超声铣削的抗疲劳制造技术。基于变切削速度和变超声振幅的旋转超声铣削实验,探究传统工艺参数及超声振动参数对钛合金残余应力和疲劳寿命的影响规律。开展变疲劳加载频... 详细信息

针对航空钛合金零件机加工后疲劳强度大幅降低的问题,提出基于旋转超声铣削的抗疲劳制造技术。基于变切削速度和变超声振幅的旋转超声铣削实验,探究传统工艺参数及超声振动参数对钛合金残余应力和疲劳寿命的影响规律。开展变疲劳加载频率的有无超声对比实验,验证了超声振动对钛合金疲劳强化效应的普适性。实验结果表明,随着切削速度的提高和超声能量的摄入,钛合金残余压应力增加,疲劳强化效应显著;相较于传统铣削,不同加载频率条件下的超声铣削可提高钛合金疲劳寿命20.3%。

关键词：旋转超声铣削超声振幅切削速度 TA15 疲劳寿命

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激光沉积修复TA15/TC17热处理组织与力学性能

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稀有金属 2020年第5期44卷 455-461页

作者：卞宏友左士刚曲伸杨光王维沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司焊接技术室辽宁沈阳110043

研究了不同退火热处理温度对激光沉积修复TA15/TC17钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究表明:TC17基体经退火热处理后双态组织中α片层长度、宽度及长宽比无明显变化。TA15修复区沉积态组织为粗大的原始β柱状晶,晶粒内为α/β网... 详细信息

研究了不同退火热处理温度对激光沉积修复TA15/TC17钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究表明:TC17基体经退火热处理后双态组织中α片层长度、宽度及长宽比无明显变化。TA15修复区沉积态组织为粗大的原始β柱状晶,晶粒内为α/β网篮组织;当退火温度由610℃,630℃升到650℃后,TA15修复区α片层宽度明显增大,体积分数逐渐减少,长宽比下降,呈短棒状分布。经退火热处理后修复试样抗拉强度与塑性均明显提高,当退火温度为650℃时,抗拉强度最高为1102 MPa,与沉积态相比提高7.1%,达到TC17锻件的98.4%;断后伸长率为13.5%,与沉积态相比明显提高,且高于TC17与TA15锻件标准;退火温度变化对显微硬度影响不大。

关键词：激光沉积修复 TA15 TC17 显微组织拉伸性能热处理

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