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增材制造TC4钛合金的力学性能及耐腐蚀性能研究 认领 引用 被引量：2
1
作者 蒋佩佩 李颖 +5 位作者 陈维 周立波 李聪 胡茜 谭松波 彭国文 《热加工工艺》 CAS 北大核心 2026年第4期30-37,共8页
采用选区激光熔化技术制备TC4钛合金试样,系统探究了激光功率(175~250 W)与扫描速度(900、1100mm/s)对材料致密度、微观组织、织构演化及综合性能的影响。结果表明,采用175 W、1100 mm/s工艺参数在实现高致密度(>99.8%)的同时,通过... 采用选区激光熔化技术制备TC4钛合金试样,系统探究了激光功率(175~250 W)与扫描速度(900、1100mm/s)对材料致密度、微观组织、织构演化及综合性能的影响。结果表明,采用175 W、1100 mm/s工艺参数在实现高致密度(>99.8%)的同时,通过平衡熔池热输入与凝固过程,诱导形成细小均匀的α+β双相组织与弱各向异性织构。其α相{0001}基面织构强度适中,且{1010}与{1120}取向分布弥散,协同细晶强化与应力均匀化机制,使材料展现出优异的力学性能与耐腐蚀性。相比之下,高功率、低扫描速度组合(250 W,900 mm/s)因热输入过量导致α相强基面织构、晶粒粗化及微裂纹形成,致使其力学性能与高温抗氧化性显著劣化。工艺参数通过调控熔池凝固行为与β→α相变路径,直接影响织构强度与取向分布,进而决定材料的性能匹配。本研究为选区激光熔化成形高强高耐蚀TC4钛合金的工艺设计提供了理论与技术依据。 展开更多
关键词 TC4钛合金 增材制造 力学性能 高温性能 微观组织
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电参数调控TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究 认领 引用 被引量：1
2
作者 王晟 张亚利 +4 位作者 刘昊明 刘昱畅 王浩旭 马颖 李元东 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期184-192,共9页
采用极差分析法研究电参数(电压、脉冲频率、占空比和处理时间)对TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的共同影响,进而探寻影响膜层耐蚀性的电参数显著性关系和最佳因素水平组合。同时结合膜层形貌和物相组成进一步探讨电参数对膜层耐蚀性的影... 采用极差分析法研究电参数(电压、脉冲频率、占空比和处理时间)对TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的共同影响,进而探寻影响膜层耐蚀性的电参数显著性关系和最佳因素水平组合。同时结合膜层形貌和物相组成进一步探讨电参数对膜层耐蚀性的影响机制并建立回归方程,以此来实现通过电参数对微弧氧化膜层耐蚀性的调控。结果表明:占空比对膜层电化学耐蚀性影响的显著性最高,其次是脉冲频率和电压,处理时间对其影响较小。占空比和脉冲频率通过改变燃弧放电时间和熄弧冷却时间来影响膜层结构和性能,增加电压、占空比、处理时间或降低脉冲频率可使电源输出功率增加,导致膜层厚度增加、微孔孔径增大、致密度降低,膜层中Al2TiO5的生成效率更高,电化学耐蚀性能随之降低。通过相关系数法检验可知:所建立回归方程的因变量与自变量之间具有高度相关性,可以为钛合金微弧氧化膜的性能调控提供理论支持和预测方法。 展开更多
关键词 TC4钛合金 微弧氧化 电参数 耐蚀性 回归分析
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爆炸焊接+轧制制备TA2/TC4钛合金复合材料界面微结构及力学行为研究 认领 引用 被引量：1
3
作者 周强 陆红红 +2 位作者 郭登刚 陈鹏万 王宝雨 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期100-110,共11页
针对高强度钛合金强度高韧性差,高韧性钛合金强度低韧性好的特征,采用爆炸焊接+轧制的方式制备高强和高韧TA2/TC4钛合金复合材料。通过结合面微结构表征分析,结合拉伸、剪切以及弯曲试验对复合材料的性能进行检测,分析试样的失效行为,... 针对高强度钛合金强度高韧性差,高韧性钛合金强度低韧性好的特征,采用爆炸焊接+轧制的方式制备高强和高韧TA2/TC4钛合金复合材料。通过结合面微结构表征分析,结合拉伸、剪切以及弯曲试验对复合材料的性能进行检测,分析试样的失效行为,揭示微结构与力学行为的关联机制。研究结果表明:爆炸焊接TA2/TC4钛合金复合材料界面呈波纹状形貌,轧制后结合面呈现近似直线的形貌;在界面处有动态回复和再结晶发生,基体晶粒呈现柱状或棒状拉长的特征;TA2/TC4复合材料拉伸强度在780~801 MPa,弯曲强度在1 142.58~1 267.19 MPa;结合面剪切强度在134 MPa~185 MPa,呈现离散的状态。爆炸焊接+轧制可以实现不同厚度高强韧复合材料制备,为不同高强高韧金属复合材料制备提供新思路。 展开更多
关键词 TA2/TC4复合材料 爆炸焊接+轧制 微观组织结构 力学行为 失效机理
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不同温度下激光选区熔化与锻态TC4合金的磨损性能对比研究 认领 引用 被引量：1
4
作者 杨朋飞 赵伟 +7 位作者 孙磊 周家萌 孔阿康 赵元 鄂世举 刘洋 孙奇 张嘉振 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第3期466-477,共12页
为研究高温(200℃)和室温(25℃)下激光选区熔化(SLM)制备的不同取向(0°、45°和90°取向)的TC4合金的干摩擦磨损性能差异。采用球/平面接触方式,通过HSR-2M型往复式摩擦磨损试验机测试了800℃退火处理后的SLM增材制造和传... 为研究高温(200℃)和室温(25℃)下激光选区熔化(SLM)制备的不同取向(0°、45°和90°取向)的TC4合金的干摩擦磨损性能差异。采用球/平面接触方式,通过HSR-2M型往复式摩擦磨损试验机测试了800℃退火处理后的SLM增材制造和传统锻态TC4合金在不同温度下的磨损性能,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分析了试样的显微组织、磨损形貌及磨损体积。结果表明:SLM增材TC4合金在25、200℃均表现出优于锻态钛合金的磨损性能,这得益于其细针状马氏体α相较锻态等轴α相具有更高的硬度和抗拉强度。经800℃退火处理6h后,不同取向的SLM-TC4合金的磨损性能差异不大,其显微组织及硬度相似。室温下,SLM和锻态TC4合金的主要磨损机制均为磨粒磨损,而在200℃时,以氧化磨损为主,高温条件下TiO2和Fe2O3第三体磨屑层起到了保护作用,使磨损体积降低约20%。退火处理后的SLM-TC4合金仍表现出优异的磨损性能和力学性能,具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 TC4合金 激光选区熔化(SLM) 磨损 锻态 高温
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MAO-HTS复合工艺对TC4合金复合涂层耐磨耐蚀性的影响 认领 引用 被引量：1
5
作者 翟梓棫 张云龙 +5 位作者 高志杨 王伟娥 李成海 湛兰 蔡金竹 刘星晨 《有色金属（中英文）》 CAS 北大核心 2026年第3期425-434,共10页
在生物医学工程领域,钛合金凭借优异的生物相容性和耐蚀性,已成为植入式医疗器械的首选材料。但其耐磨性存在固有缺陷,且在复杂生理环境中存在局部腐蚀的威胁,其化学稳定性有待进一步提升。针对上述局限,本文提出一种分步复合表面改性策... 在生物医学工程领域,钛合金凭借优异的生物相容性和耐蚀性,已成为植入式医疗器械的首选材料。但其耐磨性存在固有缺陷,且在复杂生理环境中存在局部腐蚀的威胁,其化学稳定性有待进一步提升。针对上述局限,本文提出一种分步复合表面改性策略,将微弧氧化(MAO)和水热合成(HTS)相结合,对TC4合金表面进行复合改性处理,并引入Ag+掺杂协同提升复合涂层的摩擦学性能与电化学性能。通过系统表征微观结构演变与物相组成,并结合全面的摩擦磨损与电化学测试,对TC4合金及其改性表面结构的耐磨、耐蚀性能进行了综合评价。结果表明:HTS工艺可生成羟基磷灰石颗粒对MAO特有的“火山口状”孔洞进行封孔,复合涂层的结合强度较MAO涂层提高了56.8%,摩擦系数降低56%,耐蚀性提升22%。此外,Ag+的掺杂进一步优化了摩擦接触状态,促进羟基磷灰石相的形成与沉积,有效封闭了残余微孔并改善了表面润滑性,这些因素共同赋予了涂层优异的摩擦腐蚀性能。然而需指出的是,Ag+的引入对涂层结合强度的改善作用较为有限。 展开更多
关键词 TC4合金 微弧氧化 水热合成 复合涂层 耐磨性 耐蚀性
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选区激光熔化成形TC4钛合金零件支撑结构优化 认领 引用 被引量：1
6
作者 鲁仁义 马国楠 +7 位作者 杨鹏伟 赵文天 张会华 赵枢明 张群 钟亮 杨广 刘芊莹 《热加工工艺》 CAS 北大核心 2026年第9期167-173,共7页
选区激光熔化(selective laser melting,SLM)成形钛合金是一种应用于航空航天、生物医学等领域的重要成形手段,但面临着高成本高质量挑战。针对某拓扑优化支架,提出了3种摆放方式,设计了4种支撑结构,通过Simufact Additive软件模拟和SL... 选区激光熔化(selective laser melting,SLM)成形钛合金是一种应用于航空航天、生物医学等领域的重要成形手段,但面临着高成本高质量挑战。针对某拓扑优化支架,提出了3种摆放方式,设计了4种支撑结构,通过Simufact Additive软件模拟和SLM成形研究水平摆放块支撑、立式正装块支撑、立式倒装块支撑、实体支撑、立式正装e-stag+柱状支撑和e-stage支撑对SLM成形工艺的影响。结果表明,不同支撑方案的最大表面偏差分别为1.6724、0.1446、0.4399、-0.2412、-0.1942和0.1631 mm;支撑质量分别为45.9、29.6、93.9、35.2、6.8和5.9 g。与立式正装块支撑相比,立式正装e-stage支撑面积降低60.4%,支撑质量减少80.1%。当激光功率为250 W、扫描速度为1000 mm/s、铺粉厚度为50μm、扫描间距为0.11 mm时,可以将零件正、负偏差控制在0.3 mm以内。 展开更多
关键词 选区激光熔化 TC4钛合金 拓扑优化 支撑结构 尺寸精度
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退火温度对TC4钛合金锻件组织与性能均匀性的影响 认领 引用 被引量：1
7
作者 李浩楠 戴毅 +2 位作者 张永刚 侯智敏 王兴 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2026年第3期220-224,共5页
Ti-6Al-4V(TC4)钛合金锻件在热变形过程中因表层与心部温降速率不同,容易造成微观组织分布不均匀,进而影响力学性能的一致性。利用金相显微镜及万能拉伸试验机,研究了不同退火温度对TC4钛合金锻件组织与性能的影响。结果表明:780℃×... Ti-6Al-4V(TC4)钛合金锻件在热变形过程中因表层与心部温降速率不同,容易造成微观组织分布不均匀,进而影响力学性能的一致性。利用金相显微镜及万能拉伸试验机,研究了不同退火温度对TC4钛合金锻件组织与性能的影响。结果表明:780℃×2 h低温退火时,由于静态球化过程不充分,TC4钛合金锻件整体组织与性能均匀性较差。在780℃低温退火基础上重新进行高温退火(910~940℃×2 h)处理后,随着退火温度的升高,TC4钛合金锻件的组织和性能均匀性得到了有效改善,其中940℃退火的TC4钛合金锻件性能最为优异且分布较为均匀,其微观组织为均匀细小的双态组织,即由等轴的初生α相与片层α相构成。 展开更多
关键词 TC4钛合金 热变形 组织均匀性 退火温度 初生α相
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TC4钛合金在F−离子溶液中的缝隙腐蚀行为研究 认领 引用 被引量：1
8
作者 张雅妮 周航 凌杰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期28-39,共12页
目的在海洋环境中,钛合金构件组装或与异种金属连接时形成的缝隙,极易成为腐蚀介质的渗透通道,由此引发的缝隙腐蚀严重威胁着海洋工程的安全运行。为深入探究这一问题,本研究以TC4钛合金(Ti-6Al-4V)为研究对象,利用自制缝隙腐蚀装置,系... 目的在海洋环境中,钛合金构件组装或与异种金属连接时形成的缝隙,极易成为腐蚀介质的渗透通道,由此引发的缝隙腐蚀严重威胁着海洋工程的安全运行。为深入探究这一问题,本研究以TC4钛合金(Ti-6Al-4V)为研究对象,利用自制缝隙腐蚀装置,系统考察了缝隙宽度及缝隙深度对其在含F−溶液中腐蚀行为的影响。方法采用失重试验、局部电化学等实验方法,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,重点分析了腐蚀速率、区域腐蚀产物组成、局部腐蚀电位分布及电化学过程特征。结果在含F−溶液中,TC4钛合金缝隙内的腐蚀产物主要为TiF3、Na2TiF6和TiO2,且随缝隙深度的增加,TiO2含量逐渐减少,而TiF3与Na2TiF6的含量则呈上升趋势。在0.1~0.3 mm的缝隙宽度范围内,0.2 mm时的缝隙腐蚀最为严重。此宽度下缝隙深处与缝隙口产生的电位差最大,且随腐蚀时间的延长,电位差进一步增大。氧匮乏状态下的“阳极”特征导致缝隙深处的腐蚀加剧并形成半闭塞电池,阳极区Tin⁺累积并水解使pH下降,F–离子迁入,缝隙深处至缝隙口部形成电流回路,使得点蚀坑在缝隙深处优先萌生并长大。结论在F−离子溶液中,TC4钛合金缝隙腐蚀在缝隙底部最明显,且缝隙底部生成点蚀坑。 展开更多
关键词 TC4钛合金 F离子 缝隙腐蚀 缝隙宽度 缝隙深度 局部电化学测试
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激光送粉增材制造TC4合金的组织与性能 认领 引用 被引量：1
9
作者 王怀慎 董鹏 《焊接》 2026年第5期85-91,99,共7页
【目的】旨在解决水下装备用TC4钛合金在传统锻造与铸造工艺中存在的问题,探究激光送粉增材制造(Laser metal deposition,LMD)技术制备该合金的可行性,为深海装备选材提供依据。【方法】采用LMD技术制备TC4钛合金,分析其微观组织特征,... 【目的】旨在解决水下装备用TC4钛合金在传统锻造与铸造工艺中存在的问题,探究激光送粉增材制造(Laser metal deposition,LMD)技术制备该合金的可行性,为深海装备选材提供依据。【方法】采用LMD技术制备TC4钛合金,分析其微观组织特征,通过纳米压痕、拉伸试验及冲击试验测试力学性能,并与传统轧制态TC4进行对比。【结果】LMD制备的TC4组织结构特征为板条状α'马氏体组织,与轧制态TC4等轴晶粒差异显著,β相含量极低。LMD制备的TC4合金纳米硬度达6.65 GPa,远高于轧制态的1.54 GPa,抗拉强度为1059.4 MPa,断后伸长率为10.6%,冲击韧性为43 J,虽然略低于轧制态的59.5 J,但符合国家标准。【结论】LMD制备的TC4钛合金力学性能满足深海装备严苛要求,部分关键性能优于传统材料,对推动深海装备技术发展具有重要意义。 展开更多
关键词 激光送粉增材制造 TC4合金 马氏体 抗拉强度 断后伸长率
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包覆轧制TC4细晶板材组织性能演化规律 认领 引用
10
作者 朱文光 茹汇鑫 +6 位作者 王勤波 张聪惠 王俭 王新 蒲超博 马强 张平辉 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期1003-1012,共10页
研究了初始组织为α′马氏体的TC4合金板材在两相区降温包覆轧制及热处理过程中的组织/织构演化规律,分析了晶粒尺寸、位错密度及织构对合金强度及强度各向异性的影响。结果表明:合金β淬火后可获得多尺度、多变体细针状α′马氏体组织... 研究了初始组织为α′马氏体的TC4合金板材在两相区降温包覆轧制及热处理过程中的组织/织构演化规律,分析了晶粒尺寸、位错密度及织构对合金强度及强度各向异性的影响。结果表明:合金β淬火后可获得多尺度、多变体细针状α′马氏体组织。两相区包覆轧制可显著细化晶粒,形成平均尺寸约0.89μm的超细晶组织与//ND的B型织构。然而轧态组织呈现细小等轴再结晶晶粒与尺寸较大的变形晶粒组成的混晶组织。板材退火过程中发生静态再结晶(SRX),组织均匀性提高。同时,退火处理不改变板材的织构类型,且Basal型织构强度略有增强。强Basal型织构使得合金的柱面滑移的施密特因子在TD和RD 2个方向趋于接近,导致横纵向力学性能差异降低。随着退火温度的升高,板材强度降低,其源于晶粒尺寸增加与位错密度降低的协同作用。研究表明,利用两相区包覆轧制/退火工艺可成功制备出横纵向强度差异小的细晶TC4合金板材,板材平均晶粒尺寸约2μm。为航空航天高性能钛合金制备提供理论基础与技术支撑。 展开更多
关键词 TC4钛合金 包覆轧制 组织细化 织构演化 拉伸性能
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超声振动对TC4钛合金窄间隙激光焊接组织及强化机理的影响 认领 引用
11
作者 王建峰 许珍木 +2 位作者 刘战 高转妮 占小红 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第3期406-420,共15页
钛合金是制造飞行器承力框梁结构的关键材料,超声辅助窄间隙激光焊接钛合金能够有效改善其组织并提高其综合性能。本工作结合温度场和流场的数值模拟结果,对比分析了超声对焊接接头不同层间区域微观组织的调控机理,并进一步探究了超声... 钛合金是制造飞行器承力框梁结构的关键材料,超声辅助窄间隙激光焊接钛合金能够有效改善其组织并提高其综合性能。本工作结合温度场和流场的数值模拟结果,对比分析了超声对焊接接头不同层间区域微观组织的调控机理,并进一步探究了超声振动对不同层间力学性能的影响机制。结果表明,超声促进了温度的均匀化分布,同时提高了熔池内的流体流动速率。超声的引入会在晶界的剪切方向产生空化应力场和大量空化气泡,使得焊缝整体晶粒在尺寸细化的同时变得更加均匀,并且显著增加了焊缝区针状α'马氏体的数量,晶粒细化效果由焊缝区到热影响区显著降低。超声的施加使得各填充层显微硬度和冲击性能均有一定程度提升,且超声对焊接接头综合力学性能的提升效果具有一定的深度递减趋势。 展开更多
关键词 超声振动 TC4钛合金 窄间隙激光焊接 层间组织 力学性能
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超声冲击处理对TC4钛合金激光焊接头组织调控和性能强化的影响 认领 引用
12
作者 张强勇 徐育烺 +4 位作者 赵先锐 李德印 李战江 林靖宇 徐俊义 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第5期155-164,共10页
针对TC4钛合金激光焊接头存在的应力集中和组织不均匀等典型冶金缺陷,采用表面超声冲击处理(UIT)技术对焊接头进行表面强化处理,旨在通过微观组织重构与残余应力调控提升其服役寿命及可靠性。结果显示:经UIT处理后,焊缝中心及焊趾区域... 针对TC4钛合金激光焊接头存在的应力集中和组织不均匀等典型冶金缺陷,采用表面超声冲击处理(UIT)技术对焊接头进行表面强化处理,旨在通过微观组织重构与残余应力调控提升其服役寿命及可靠性。结果显示:经UIT处理后,焊缝中心及焊趾区域发生明显塑性变形,接头中心高度降低,两端下塌区域的受冲击面积增加且下塌深度减小,焊趾部位趋于平缓。焊缝中心区域表面粗糙度明显降低,但是与冲击覆盖率呈非线性关系。焊缝中心柱状晶在冲击作用下发生晶界滑移与晶粒挤压,致密度提高,表层柱状晶平均尺寸与冲击覆盖率呈负相关。表层形成厚度10~30μm的塑性变形层,变形层内α相出现晶格弯曲及破碎现象。EDS分析证实冲击处理未改变元素分布规律,XRD图谱显示α-Ti衍射峰存在峰位偏移与峰宽增大,未检测到新相生成。UIT后焊缝中心表层的显微硬度提升3.50%~5.40%,作用深度≤1.2 mm。抗拉强度提升较小,断裂位置由母材区转移至焊缝区,断后伸长率显著下降。残余应力场发生重构,原始焊态的拉应力场转化为压应力场,残余压应力幅值与冲击覆盖率呈正相关,双面冲击较单面冲击可增强压应力场强度。 展开更多
关键词 TC4钛合金 激光焊 超声冲击处理 组织 性能
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不同位移幅值下LSP-TC4合金的切向微动磨损行为 认领 引用
13
作者 宋伟 陈昊翔 +2 位作者 李凯民 夏春晨 孟亚惠 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期462-474,共13页
微动磨损现象普遍存在于航空航天、海洋设备、化工设备和核电能源等领域。由于TC4合金较差摩擦学特性和加工硬化能力,导致其对微动磨损很敏感。为提高TC4合金表面的抗微动磨损特性,拓展其应用场景,对TC4合金表面进行激光冲击强化处理(La... 微动磨损现象普遍存在于航空航天、海洋设备、化工设备和核电能源等领域。由于TC4合金较差摩擦学特性和加工硬化能力,导致其对微动磨损很敏感。为提高TC4合金表面的抗微动磨损特性,拓展其应用场景,对TC4合金表面进行激光冲击强化处理(Laser shock peening,LSP),试样表层形成了纳米晶层。并借助SRV-IV微动磨损试验机建立不同位移幅值下(50μm、100μm、150μm、200μm)的微动损伤模型,分析LSP处理前后TC4合金不同位移幅值下的微动磨损性能以及纳米晶粒对微动磨损性能的影响。研究LSP-TC4合金表面纳米晶层在常温环境中的切向微动磨损特性,建立了二类运行微动模型,研究LSP-TC4合金材料损伤机制。结果表明:LSP处理会使合金内部组织细化,产生高密度位错组织,抑制了表面磨损,降低了摩擦系数,提高了强化表面的耐磨性,使接触区域形成的疲劳脱落损伤和微裂纹显著降低,有效抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展。相较于TC4合金,LSP-TC4合金的磨损界面损伤程度随着位移幅值变化的程度较轻。LSP-TC4合金表层晶粒细化的改变导致表层细化晶粒在摩擦热的作用下发生氧化反应,造成表面的O元素的含量明显高于Ti元素,并随着位移幅值的增加逐步上升。LSP技术能够有效改善TC4合金在不同位移幅值下的抗微动磨损性能,改变部分表面磨损形式,降低损伤。 展开更多
关键词 激光冲击强化 微动磨损 TC4 位移幅值
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电辅助成形工艺对TC4钛合金微观组织及拉伸性能的影响 认领 引用
14
作者 彭赫力 祖清明 +5 位作者 刘乐 刘海建 刘柏松 李萍 严思梁 薛克敏 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期994-1002,共9页
通过对航空材料TC4钛合金在拉伸过程中通入不同频率的电流,以此来增加材料的流动应力并降低拉伸过程中的最大屈服强度。采用SEM观察通电后材料组织的演变及断口形貌。结合拉伸实验结果来分析电辅助成形工艺在拉伸过程中的影响。结果表明... 通过对航空材料TC4钛合金在拉伸过程中通入不同频率的电流,以此来增加材料的流动应力并降低拉伸过程中的最大屈服强度。采用SEM观察通电后材料组织的演变及断口形貌。结合拉伸实验结果来分析电辅助成形工艺在拉伸过程中的影响。结果表明,随着脉冲电流密度的增加,α相的含量大大降低,β相含量大大增加,其晶粒尺寸开始增大,在冷却过程中存在少量的马氏体相变生成的细小的针状α′相;随着电流密度的进一步增加,初生α相完全消失,β相进一步的长大,转变生成的α′相尺寸有所增大。在拉伸过程中,施加电流的瞬间试样的温度急剧上升,随着拉伸过程的进行,温度持续上升,且上升的速度不断加快,在断裂的瞬间达到峰值;峰值温度随着电流密度和脉冲频率的增加而增加,随着电流密度的升高,TC4钛合金的流动应力逐渐下降,塑性有所提升。SEM及TEM结果表明,随着电流密度的增加,TC4钛合金板材拉伸断口中的韧窝显著加深,微观断口表面呈现出蜂窝状,韧窝周围出现撕裂棱,呈现出明显的韧性断裂的特征。与高温和常温拉伸对比,电辅助拉伸后材料内部的位错密度显著下降,位错较为平直且部分位错沿某一方向有序排列,这表明了脉冲电流对位错运动的促进作用。 展开更多
关键词 电辅助拉伸 TC4钛合金 微观组织 拉伸性能
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热循环对TC4钛合金窄间隙焊接接头组织和性能的影响 认领 引用
15
作者 孙琪 孙清洁 +2 位作者 黄文华 侯少军 刘一搏 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第3期685-692,共8页
热循环对钛合金厚板窄间隙焊接接头的组织和性能具有重要影响,本工作采用摆动送丝磁控电弧窄间隙焊接技术完成60 mm厚TC4钛合金焊接接头,借助数值模拟研究了典型热循环下的显微组织演变(α相、β相和晶界αGB)、显微硬度变化及拉伸... 热循环对钛合金厚板窄间隙焊接接头的组织和性能具有重要影响,本工作采用摆动送丝磁控电弧窄间隙焊接技术完成60 mm厚TC4钛合金焊接接头,借助数值模拟研究了典型热循环下的显微组织演变(α相、β相和晶界αGB)、显微硬度变化及拉伸性能变化。结果表明,高温热循环发生完全的α→β转变,将有利于α相择优生长,形成粗大且方向一致的α群落;相比之下,后续低温热循环发生不完全α→β转变,较低的冷却速率及温度梯度将削弱择优取向,板条α相得以细化。经过整个热循环后,板条α相的厚度由0.91±0.09μm增加至1.02±0.18μm,残余β相比例由0.02%增加至1.89%。得益于细晶强化作用,焊接接头打底层显微硬度最高;打底层拉伸强度最高,盖面层延伸率最高,接头均表现为韧性断裂。 展开更多
关键词 窄间隙焊接技术 TC4钛合金 热循环 显微组织 力学性能
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β锻造与热处理对粉末冶金TC4钛合金组织与力学性能的影响 认领 引用
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作者 佟健博 张文强 +3 位作者 黄利军 陈俊树 李家瑜 潘宇 《粉末冶金技术》 CSCD 北大核心 2026年第3期365-370,共6页
以氢化脱氢TC4钛合金粉末为原料,经冷等静压成形、真空无压烧结制备成TC4钛合金烧结坯。对TC4钛合金烧结坯进行β单相区锻造和固溶时效热处理,研究了β锻造与固溶时效热处理对粉末冶金TC4钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:β... 以氢化脱氢TC4钛合金粉末为原料,经冷等静压成形、真空无压烧结制备成TC4钛合金烧结坯。对TC4钛合金烧结坯进行β单相区锻造和固溶时效热处理,研究了β锻造与固溶时效热处理对粉末冶金TC4钛合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:β锻造大幅减小了TC4钛合金烧结坯中的孔隙尺寸,显著提高了合金相对密度。锻造后合金的室温拉伸性能优异,抗拉强度达972 MPa,断后伸长率为16.0%。经固溶时效热处理后,TC4钛合金的强度和塑性均发生了显著变化,热处理后的合金强度较锻态提升超过200 MPa,但延伸率有所下降,从16.0%降低至8.2%。固溶时效对TC4钛合金的强化作用主要靠淬火基体中析出的次生α相强化。合金中残余孔隙尺寸的减小显著改善了烧结合金的疲劳性能,在最大应力480 MPa、应力比0.1的条件下,β锻造TC4钛合金循环周次达到7×106以上,固溶时效TC4钛合金循环周次达到107以上。 展开更多
关键词 β锻造 粉末冶金 TC4钛合金 固溶时效 疲劳
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烧结压力、粉末形态和增强相对TC4钛合金组织和力学性能的影响 认领 引用
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作者 秦文栋 邵星海 +3 位作者 王文焱 谢敬佩 李建军 郭清远 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第3期107-116,共10页
以不同形态TC4合金粉末为原料及添加TiC增强相,采用真空热压烧结技术制备了不同的TC4钛合金试样,并对其显微组织、致密度和力学性能进行了观察与分析。结果表明:采用球形TC4粉末为原料及30 MPa烧结压力的真空热压烧结制备的粉末冶金TC4... 以不同形态TC4合金粉末为原料及添加TiC增强相,采用真空热压烧结技术制备了不同的TC4钛合金试样,并对其显微组织、致密度和力学性能进行了观察与分析。结果表明:采用球形TC4粉末为原料及30 MPa烧结压力的真空热压烧结制备的粉末冶金TC4钛合金的致密度可达到98%以上,显微组织由β相和α相组成,并分布有少量的TiV相,抗拉强度为495 MPa,硬度为419 HV0.3,力学性能明显优于以球形TC4粉末为原料无压力烧结的TC4钛合金,略优于以不规则TC4粉末为原料热压烧结的钛合金;在球形TC4粉末中加入4%TiC增强相后,真空热压烧结制备的TC4钛合金的晶粒得到显著细化,TiC相分布在晶界起到第二相强化作用,硬度提高到444 HV0.3,抗拉强度提高到554 MPa。 展开更多
关键词 TC4钛合金 TiC增强相 热压烧结 致密度 显微组织
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TC4钛合金激光再制造非均质组织微区变形行为 认领 引用
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作者 凌万里 占小红 +2 位作者 汪凯 高奇玉 王小平 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期82-89,139,共8页
激光再制造技术不可避免会在修复界面位置产生非均匀组织,严重影响再制造构件的使役性能.文中重点分析TC4钛合金激光再制造非均质组织在载荷作用下的介观变形行为,基于真实微观组织建立晶体塑性有限元模型,选取非均质组织不同微区进行仿... 激光再制造技术不可避免会在修复界面位置产生非均匀组织,严重影响再制造构件的使役性能.文中重点分析TC4钛合金激光再制造非均质组织在载荷作用下的介观变形行为,基于真实微观组织建立晶体塑性有限元模型,选取非均质组织不同微区进行仿真,分析不同微区在载荷作用下的应力云图.结果表明,根据激光热源的作用情况,可以将TC4钛合金激光再制造非均质组织分为5个不同区域:修复区、HAZβ区、粗晶HAZα+β区、细晶HAZα+β区和母材区.不同区域的应力分布与微观组织形态密切相关,修复区表现为晶内滑移引发的位错积累以及相界面处的应变失配两种模式;HAZβ区应力集中分布于晶粒取向差大、尺寸差异显著的交界区域;HAZα+β区可以通过块状α相协调晶内/晶间变形有效分散应力,有着较高的抗应力集中能力. 展开更多
关键词 激光再制造 非均质组织 晶体塑性有限元 变形行为 TC4钛合金
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SiCf/TC4复合材料轴结构扭转强度计算与损伤特征分析 认领 引用
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作者 骆丽 李瑞垚 +2 位作者 沙云冬 赵奉同 李金雨 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期326-338,共13页
为满足新一代航空发动机对高推重比的需求,纤维增强钛基复合材料因其优异的比强度与高温性能成为关键材料。本文针对SiCf/TC4复合材料轴结构的扭转强度与损伤演化机制展开研究。基于宏-细观跨尺度力学方法,建立SiCf/TC4复合材料... 为满足新一代航空发动机对高推重比的需求,纤维增强钛基复合材料因其优异的比强度与高温性能成为关键材料。本文针对SiCf/TC4复合材料轴结构的扭转强度与损伤演化机制展开研究。基于宏-细观跨尺度力学方法,建立SiCf/TC4复合材料轴结构宏观力学承扭强度计算模型和细观代表性体积单元模型。根据Hashin失效准则,编写子程序实现刚度退化矩阵迭代,识别不同铺层下纤维、基体损伤特征,并将宏观应力转化为细观载荷,获取界面损伤特征与宏观裂纹走向。开展SiCf/TC4复合材料轴结构扭转强度试验和损伤监测试验,将仿真结果与试验结果相对比,验证了计算方法与模型的有效性。反向扭矩下,[45°]6轴结构的扭转强度计算值为-10204 N·m,误差为13.61%。试验件的损伤始于界面开裂,裂纹扩展至基体与两侧钛合金处,整体裂纹沿L型走向;正向扭矩下,[45°]10轴结构的扭转强度计算值为11122 N·m,误差为6.76%。试验件的损伤起始于基体损伤,整体裂纹沿轴结构中部对称分布的两条环形损伤带延伸。正/反向扭矩下的失效模式差异主要由纤维-基体-界面的应力传递特性决定,为复合材料轴结构设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 SiCf/TC4复合材料 轴结构 扭转强度试验 损伤特征 代表性体积单元
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Effect of electrostatic assembly of silver nanoparticle on microstructure and properties of laser additive manufactured TC4-ELI biomaterials 认领 引用
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作者 Yan-bing GUO Xin TANG +3 位作者 Zhi-kang SHEN Zhi-xi ZHANG Kai FENG Li ZENG 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第5期1508-1526,共19页
The incorporation of 2 wt.% silver(Ag)nanoparticles into TC4-ELI titanium alloy via electrostatic assembly was investigated,followed by laser powder bed fusion additive manufacturing.The objective was to enhance the a... The incorporation of 2 wt.% silver(Ag)nanoparticles into TC4-ELI titanium alloy via electrostatic assembly was investigated,followed by laser powder bed fusion additive manufacturing.The objective was to enhance the alloy’s mechanical properties,corrosion resistance,and antibacterial performance to test its potential application in body implants.The results show that electrostatically assembled TC4-ELI/Ag samples achieve a relative density of 99.5%,an ultimate tensile strength of 1250.3 MPa,and an elongation of 16.13%,significantly surpassing unmodified TC4-ELI and ball-milled TC4-ELI/Ag samples.The electrochemical analysis confirms enhanced corrosion resistance,with TAM3 samples(electrostatically assembled)exhibiting superior passivation and a lower corrosion current density of 0.239μA/cm².Antibacterial tests demonstrate the best performance for TAM3,with a marked reduction in bacterial growth attributed to the uniform dispersion and controlled release of Ag ions. 展开更多
关键词 TC4-ELI/Ag nanocomposites electrostatic assembly microstructure mechanical properties corrosion resistance antibacterial activity against E.coli
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