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钛合金表面氧化膜低成本化新技术

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-5-13 13:52:46

钛合金具有优良的热稳定性和高强度,在航空航天、国防尖端科技领域和医学等方面均得到广泛应用。但是钛合金也有不足之处,如抗粘连能力、耐磨性较差,电导率、热导率低,难以承受钎焊。从目前的研究和应用情况来看,对其进行阳极氧化是一种行之有效的方法。钛合金阳极氧化膜具有比钛更高的硬度、强度、耐蚀性及耐磨性,并且随着膜层厚度的变化,其表面可呈现出各种颜色,是理想的装饰层和保护层。

我国TC4钛合金的研制与应用始于20世纪60年代。目前,对TC4钛合金的研究正向着高性能、低成本化方向发展,但在追求某一性能指标的同时,还需与其它性能相匹配,以确保得到优异的综合性能。在航空航天工业,一直追求零件的长疲劳使用寿命,这要求强度、塑性、韧性等的良好匹配性,而晶粒细化就是改善钛合金使用性能的一种重要途径。

TC4钛合金在航空航天、生物工程、能源化工等领域显示出其比强度、耐蚀性等优势。这项技术成本较低,对环境友好;氧化膜层色彩鲜艳均匀,结合力和耐腐蚀性好;适用温度范围较广,无需加热和致冷设备,且颜色较易控制。低能强流脉冲电子束(LEHCPEB)是近年来出现的一种新的表面改性技术。在脉冲电子束轰击材料的瞬时过程中,较高的能量(108~109W/cm2)在非常短的时间内(几纳秒到几微秒)作用在材料的表层,造成材料表面极为快速的加热和冷却,甚至使材料表层熔化、蒸发并快速凝固,在此过程中诱发的应力场能够引起材料表面快速而强烈的变形,从而造成特殊的改性效果。
a.脉冲电子束改性TC4钛合金试样可分为熔化相变层、热影响层和基体三个区域;
b.脉冲电子束改性后试样表面层的晶粒发生细化,提高了材料表层的硬度;
c.脉冲电子束改性处理使试样产生点阵畸变;
d.熔化相变层中的晶粒细化机制是脉冲电子束改性时随着温度的快速升高,表面层发生熔化后的重新结晶以及α相在β相中的析出。
疲劳裂纹常常在表面萌生,采用晶粒细化来提高疲劳抗力是近年来的关注焦点。虽然采用传统的喷丸、滚压和挤压等强化方法可以使表层组织结构发生变化,但将产生加工硬化使塑性降低,因此需要研究新的表面强化改性工艺方法以改善材料的疲劳使用性能。

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