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能量密度对于选区激光熔化成型Ti6Al4V合金缺陷特征的影响
1
作者 陈东菊 高超 +3 位作者 范晋伟 潘日 孙锟 郑宸 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期267-277,共11页
激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分... 激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分析熔池的动态演变机制,并在计算流体动力学中利用无量纲数定量描述工艺参数固定情况下熔池的动态演化,结合数值模拟和仿真实验分析球化、孔洞、黏粉和飞溅等缺陷形成机理,探究线能量密度和体能量密度对成型缺陷的影响规律,揭示SLM成型件冶金缺陷的形成机理与抑制方法,并提出一种“工艺参数-熔池特征-成型质量”一体化的方法预测成型质量。此外,本文还分析Ti6Al4V的加工工艺参数与熔池特征和增材制造成型质量的影响关系,包括关键加工参数对熔池热流场的影响,通过结果对比来探究工艺参数对加工质量的影响规律,为优化加工参数提供指导作用,节省大量的时间和成本。结果表明:熔池的主要传热方式为热对流,熔池演变的主要驱动力是蒸发反冲压力、表面张力和马兰戈尼剪切力。随着能量密度的降低,熔池流动性减弱,熔池尺寸表现出一定的规律性。熔融金属在表面张力的驱动下,往往会降低表面能凝固成球状,导致逐层成型后块体内部形成大量孔洞缺陷,严重影响试样的力学性能。因此,为获得力学性能良好的试样,必须精确控制能量密度,防止熔池流动性变化导致内部孔洞缺陷的形成。 展开更多
关键词 选区激光熔化 熔池 ti6al4v 加工缺陷 工艺参数
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激光渗碳磨削Ti6Al4V表面抗疲劳制造机理研究
2
作者 雷一腾 宋成杰 +2 位作者 薛武军 洪远 孙聪 《表面技术》 北大核心 2025年第10期199-207,265,共10页
目的 现有的Ti6Al4V表面制造与表面强化工艺相分离的生产模式,会导致工艺复杂、生产周期长、生产效率低。因此,有必要进一步完善高性能钛合金表面性形协同制造方法以满足产业升级需求。方法 提出一种Ti6Al4V表面加工-强化一体化方法,即... 目的 现有的Ti6Al4V表面制造与表面强化工艺相分离的生产模式,会导致工艺复杂、生产周期长、生产效率低。因此,有必要进一步完善高性能钛合金表面性形协同制造方法以满足产业升级需求。方法 提出一种Ti6Al4V表面加工-强化一体化方法,即激光渗碳磨削。利用可分离式的石墨层和微量润滑系统,将激光渗碳合金化过程耦合到表面磨削加工中,实现加工表面性能-精度协同控制。通过实验研究,对比了一体化加工方法(激光渗碳磨削)与传统的分离式方法(先进行激光合金化,再进行磨削加工)在加工表面微观相组成、表面形貌和表面力学性能方面的差异。分析了激光渗碳和磨削回火作用下Ti6Al4V重熔层的形成机理。结果 激光合金化与磨削回火作用使重熔层内形成弥散分布的颗粒状Ti C相,改善了材料表面的力学性能与可磨性。激光软化作用使多磨粒去除过程更加稳定。激光渗碳磨削可以在Ti6Al4V表面形成500μm厚的重熔层,其硬度高达652HV,表面抗磨损能力大幅度提升。与分离式方法相比,激光渗碳磨削后表面形状精度提升20%。结论 研究是Ti6Al4V表面加工-强化一体化的创新性尝试,相关技术对指导生产实践具有重要意义。同时,研究结果完善了钛合金表面性能-精度协同控制理论,为高性能Ti6Al4V表面高效制造提供了技术支持。 展开更多
关键词 ti6al4v 激光渗碳磨削 性-形协同控制 加工-强化一体化
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Ti6Al4V钛合金低温本构模型构建与低温切削过程数值仿真
3
作者 刘根睿 杨东 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2248-2256,共9页
以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展面向低温切削加工的材料低温动态本构模型建模研究,对Ti6Al4V钛合金的低温铣削加工过程进行仿真,探究材料在20~-196℃低温铣削时的力学响应和切削温度变化。研究结果表明,在应变率为5000~7000 s^(-1)和... 以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展面向低温切削加工的材料低温动态本构模型建模研究,对Ti6Al4V钛合金的低温铣削加工过程进行仿真,探究材料在20~-196℃低温铣削时的力学响应和切削温度变化。研究结果表明,在应变率为5000~7000 s^(-1)和温度为-100~-196℃下,所建立的本构模型对材料的应力-应变关系的预测误差为8%~10%。在切削速度为40~80 m/min、径向切深为0.5 mm、每齿进给量为0.05 mm/z时,基于本构模型建立的切削仿真模型预测的切削力与实验值的相对误差小于6.26%。随着冷却温度由20℃降低至-196℃,切削区温度由78℃降低至最低-150℃。铣削力随着切削速度的升高而降低,随着冷却温度的降低而升高,在-50℃时达到最大值416.57 N后下降。研究结果可为Ti6Al4V钛合金的低温切削加工实践提供理论模型和仿真技术支持。 展开更多
关键词 ti6al4v 低温本构模型 低温切削 有限元仿真分析 切削温度 切削力
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LDED扫描策略对Ti6Al4V涂层沉积缺陷、微宏观组织和性能的影响
4
作者 吴迪 刘钢 赵嫚 《表面技术》 北大核心 2025年第13期151-160,213,共11页
目的激光定向能量沉积(LDED)以其沉积速率高和成本低在制造大型钛航空部件方面具有良好的应用前景,然而制造过程中热量的集聚,使得熔池附近产生了巨大的温度梯度,会诱导Ti6Al4V涂层微观组织及宏观性能发生演变,为了减少沉积层的制造缺陷... 目的激光定向能量沉积(LDED)以其沉积速率高和成本低在制造大型钛航空部件方面具有良好的应用前景,然而制造过程中热量的集聚,使得熔池附近产生了巨大的温度梯度,会诱导Ti6Al4V涂层微观组织及宏观性能发生演变,为了减少沉积层的制造缺陷,获得更好的材料性能,提出一种扫描策略。方法研究扫描策略对Ti6Al4V涂层沉积缺陷、微宏观组织和性能的影响,采用LDED技术制备10层Ti6Al4V熔覆层,以激光功率、扫描速度、沉积方向3个重要工艺参数为基准,设计二水平三因素正交实验,研究沉积策略对涂层缺陷的影响,并对涂层的物相及显微硬度进行分析和测量。结果通过4种策略制备的Ti6Al4V沉积层的物相成分相近,沉积层主要由针状α/α′马氏体和网篮状魏氏体相组成,显微硬度在373HV10~388HV10内波动,沉积层的硬度显著高于基板和热影响区。沉积策略会对温度历史产生显著影响,基板的温度越高,则α′针状相的尺寸越小,组织越细化,硬度越高。结论通过实验和后续的材料表征证明沉积策略是温度变化的关键因素,会显著影响沉积质量。变功率激光通过对温度历史进行优化,可以改善沉积层内部的组织结构,从而获得更少的沉积缺陷和更好的材料性能。 展开更多
关键词 LDED ti6al4v 沉积策略 微观组织演变 力学性能
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超声能场辅助激光熔化沉积TiC/Ti6Al4V复合材料的组织及性能
5
作者 王建东 赵子昂 +4 位作者 曾禹周 薛宇 窦文浩 王大鹏 管瑶 《材料工程》 北大核心 2025年第6期126-135,共10页
采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料,研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的影响。结果表明:沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC,其中5%TiC/Ti6... 采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料,研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的影响。结果表明:沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC,其中5%TiC/Ti6Al4V(体积分数,下同)复合材料中含有较大尺寸的链条状共晶TiC,20%TiC/Ti6Al4V复合材料中含有较大尺寸的枝晶状初生TiC。施加同步超声能场处理后,复合材料中的未溶TiC颗粒分布均匀性得到改善;原位TiC增强相得到细化,链条状共晶TiC转变为颗粒状共晶TiC,枝晶状初生TiC尺寸减小。同步超声能场处理使5%TiC/Ti6Al4V和20%TiC/Ti6Al4V的显微硬度分别从406.5HV0.2和498.4HV0.2提高到414.2HV0.2和539.1HV0.2,磨损率分别从1.82×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)和1.04×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降低到1.78×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)和9.48×10^(-7)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),5%TiC/Ti6Al4V的抗拉强度从1075.23 MPa提高到1116.31 MPa,屈服强度从1021.51 MPa提高到1043.12 MPa,断裂应变从1.27%提高到1.45%,实现强度与塑性的同时提升。 展开更多
关键词 激光熔化沉积 超声能场 tiC/ti6al4v复合材料 显微组织 性能
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SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料的界面行为及力学性能 被引量：3
6
作者 罗贤 杨延清 +3 位作者 原梅妮 李建康 陈彦 李晓芹 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1777-1781,共5页
采用箔-纤维-箔法制备SiCf/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiCf/Ti6Al4V界面和Ti6Al4V/Cu... 采用箔-纤维-箔法制备SiCf/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiCf/Ti6Al4V界面和Ti6Al4V/Cu界面的反应扩散特征。结果表明:该复合材料的抗拉强度并没有显著提高;SiCf/Ti6Al4V界面反应非常微弱;而Ti6Al4V/Cu界面反应非常明显,主要是Ti原子与Cu原子之间的反应,反应层厚度约为20μm;反应产物主要呈4层分布,分别为CuTi2、CuTi、Cu4Ti3和Cu4Ti。 展开更多
关键词 SIC纤维 ti6al4v/cu界面 铜基复合材料 界面反应
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SLM制备Ti6Al4V合金表层组织的均质化及腐蚀行为研究 被引量：1
7
作者 郑志军 张文韬 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2991-3001,共11页
采用激光选区熔化(SLM)增材制造工艺制备致密度为97.5%的Ti6Al4V合金,并利用高能喷丸与退火处理复合工艺对垂直建造方向的XOY面及平行建造方向的XOZ面进行均质化处理,然后对原始打印件、喷丸处理以及喷丸+退火处理的3种状态的试样进行... 采用激光选区熔化(SLM)增材制造工艺制备致密度为97.5%的Ti6Al4V合金,并利用高能喷丸与退火处理复合工艺对垂直建造方向的XOY面及平行建造方向的XOZ面进行均质化处理,然后对原始打印件、喷丸处理以及喷丸+退火处理的3种状态的试样进行电化学性能测试。研究结果表明:经喷丸处理后,原始打印件XOY面和XOZ面的组织趋于均质化,同时组织明显细化;喷丸既不改变衍射峰的位置,也不产生新的衍射峰,但可使衍射峰宽化;对于喷丸后经不同温度退火处理的样品,随退火温度的升高,XOY面和XOZ面的晶粒逐渐长大,在780℃退火后,二者均可获得α+β双相组织。对于原始打印件,XOY面和XOZ面的电化学腐蚀行为存在明显的差异,其中,XOY面的腐蚀倾向更小,耐蚀性能更优。经喷丸+退火处理后,这种差异明显减小,同时耐蚀性能进一步提高,经综合考虑可得喷丸+780℃退火为最佳工艺。 展开更多
关键词 激光选区熔化 ti6al4v合金 喷丸 组织各向异性
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激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)熔覆层宏微观组织及性能的影响 被引量：5
8
作者 张志强 杨倩 +3 位作者 于子鸣 张天刚 路学成 王浩 《材料导报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期178-184,共7页
激光功率是影响熔覆层质量的重要因素,为揭示激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)复合涂层成形质量、微观组织及耐磨性能等多方面的影响规律,采用同轴送粉、多道搭接激光熔覆技术在Ti6Al4V基材表面熔覆NiCr-Cr_(3)C_(2)粉末制备出碳化... 激光功率是影响熔覆层质量的重要因素,为揭示激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)复合涂层成形质量、微观组织及耐磨性能等多方面的影响规律,采用同轴送粉、多道搭接激光熔覆技术在Ti6Al4V基材表面熔覆NiCr-Cr_(3)C_(2)粉末制备出碳化钛增强钛基复合涂层。通过渗透探伤、光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及配套能谱仪等测试与表征方法分析熔覆层表面裂纹、截面形貌、孔隙率、稀释率、几何特征以及微观组织等。通过维氏显微硬度计和旋转式摩擦磨损试验机测试熔覆层显微硬度和耐磨性能,最后综合成形、组织与性能等方面的影响对熔覆层质量进行评价。结果表明,激光功率对熔覆层成形质量的影响显著。激光功率为1100 W和1300 W时熔覆层表面存在大量裂纹、气孔等缺陷。随着激光功率提高,熔覆层的熔高、熔宽、熔深及稀释率等均不断提高,裂纹率、孔隙率等持续降低。激光功率对涂层内物相种类的影响较小,主要物相为增强相TiC和基体相CrTi_(4)。激光功率为1500 W和1700 W时熔覆层的硬度相对较高,且磨损率较低。综合考虑激光功率对熔覆层的多方面影响,最后确定最优激光功率为1500 W,在此激光功率下制备出的熔覆层具有相对较好的成形质量和优异的耐磨性能。 展开更多
关键词 ti6al4v 激光熔覆 激光功率 成形质量 微观组织 摩擦磨损
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流线形激光织构对Ti6Al4V合金摩擦磨损性能的影响 被引量：1
9
作者 魏北朝 陈文刚 +5 位作者 郭思良 袁浩恩 周意皓 程家豪 陈红艳 刘伟 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期8221-8229,共9页
Ti6Al4V合金因同时具有众多优良的机械性能而成为机械中关键零部件的首选材料,然而,Ti6Al4V合金硬度低、耐磨性差等缺陷限制了其在机械领域更为广泛的应用。鉴于此,研究利用激光织构技术在Ti6Al4V合金表面制备流线形对称织构,在油润滑... Ti6Al4V合金因同时具有众多优良的机械性能而成为机械中关键零部件的首选材料,然而,Ti6Al4V合金硬度低、耐磨性差等缺陷限制了其在机械领域更为广泛的应用。鉴于此,研究利用激光织构技术在Ti6Al4V合金表面制备流线形对称织构,在油润滑条件下,通过摩擦实验系统研究了不同参数激光流线形织构对Ti6Al4V合金材料耐磨性的影响。利用SEM、LICHEN电子天平等设备对不同样品表面的磨痕形貌、磨损量等进行表征。实验结果表明,当织构长度为400μm,深度为600μm时,样品的摩擦系数及磨损量较小,减摩效果更好。此外,研究还利用ANSYS Workbench软件对润滑油在织构表面的流动特性进行模拟,发现实验中摩擦系数的减小主要是润滑油在织构作用下流速、流向发生变化导致油膜压力增大而引起的。油膜压力增大能提高油膜的承载力,有效降低摩擦副的摩擦系数。 展开更多
关键词 ti6al4v合金 激光织构技术 耐磨性 ANSYS Workbench
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微弧氧化对选区激光熔化多孔Ti6Al4V力学性能的影响 被引量：1
10
作者 项一侯 唐立威 +3 位作者 王景辉 吴国龙 张群莉 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期84-95,共12页
目的探究多孔Ti6Al4V经过微弧氧化(MAO)表面改性后力学性能的变化规律。方法采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备了相对密度分别为0.30、0.38、0.47的多孔Ti6Al4V点阵材料,利用表面化学抛光预处理和MAO工艺在其表面制备... 目的探究多孔Ti6Al4V经过微弧氧化(MAO)表面改性后力学性能的变化规律。方法采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备了相对密度分别为0.30、0.38、0.47的多孔Ti6Al4V点阵材料,利用表面化学抛光预处理和MAO工艺在其表面制备MAO膜层,再通过显微观察和单轴压缩试验分析其微观形貌和力学性能。结果经过表面化学抛光预处理和MAO之后的多级多孔Ti6Al4V表面MAO膜层的孔径大小与脉冲电压及氧化时间呈正相关,膜层厚度和膜层中的钙磷原子比与氧化时间均呈现正相关关系,且在350 V脉冲电压和10 min氧化时间条件下制备的膜层最为均匀。MAO前后多孔Ti6Al4V的压缩应力-应变曲线基本一致,两者的弹性模量和屈服强度均随相对密度的增加而提高。与G-A方程计算的理论值相比,实测的弹性模量略有下降,但不显著,这可能是因为多孔Ti6Al4V在SLM成形过程中由于快速加热和冷却导致残余应力的产生,从而导致其弹性模量减小。同时由于SLM成形的多孔Ti6Al4V点阵材料中的孔隙壁可能低于理论预测中所假设的值,这会使得孔隙壁在加载过程中发生变形或破坏,这也会导致材料整体弹性模量的降低。而实测的屈服强度高于G-A方程计算的理论值,这可能是由于SLM成形多孔Ti6Al4V点阵材料的孔隙结构相较于G-A方程的理论模型更加规则。此外,在对数坐标中,MAO前后的屈服强度与弹性模量呈强正比关系,斜率分别为1.10和1.18,十分趋近于G-A方程的理论值。这亦表明MAO对多孔Ti6Al4V的整体力学性能影响有限。结论脉冲电压为350 V、氧化时间为10 min条件下MAO工艺所制备的膜层最为均匀,同时MAO对SLM成形多孔Ti6Al4V点阵材料的总体力学性能影响有限。 展开更多
关键词 微弧氧化 选区激光熔化 多级多孔ti6al4v 点阵材料 相对密度 力学性能
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不同振镜精度下选区激光熔化Ti6Al4V零件性能的对比分析 被引量：1
11
作者 刘鹏宇 李辉 +4 位作者 张瑞华 肖梦智 屈岳波 魏小红 尹燕 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期52-61,共10页
为了研究振镜精度对选区激光熔化成形件的影响,在3种不同振镜精度下制备Ti6Al4V试样,并对零件的硬度、致密度、物相、微观组织、力学性能和断口形貌进行分析.结果表明,3组试样的物相均为α/α'相,随着振镜精度变差试样的致密度、维... 为了研究振镜精度对选区激光熔化成形件的影响,在3种不同振镜精度下制备Ti6Al4V试样,并对零件的硬度、致密度、物相、微观组织、力学性能和断口形貌进行分析.结果表明,3组试样的物相均为α/α'相,随着振镜精度变差试样的致密度、维氏硬度、屈服强度和应变值呈下降趋势;振镜校准精度在0.025 mm范围内,拉伸件的断裂应变为10.15%,扫描轨迹未出现明显偏移;振镜校准精度在0.05 mm范围内,拉伸件的断裂应变为8.99%,扫描轨迹未出现明显偏移,断口边缘出现了夹渣,零件表面出现微小的气孔,抗拉强度与屈服强度变化不明显,断后伸长率有所下降;振镜校准精度在0.09 mm范围内,拉伸件的断裂应变为8.37%,部分扫描轨迹出现了10μm的偏移,零件表面出现明显的大气孔,断口两侧出现夹渣,抗拉强度变化不大,屈服强度略微下降,断后伸长率明显降低.分析认为振镜校准精度在0.05 mm范围内,打印过程熔道未出现明显的偏移现象,振镜校准精度在0.09 mm范围内,部分打印点出现了漂移现象,引起了熔道的偏移,脱离了原始的规划路径,导致气孔、飞溅或未熔粉末的产生,降低了零件的致密度及拉伸件的承载面积,引起了断后伸长率的降低. 展开更多
关键词 选区激光熔化 振镜精度 金相组织 材料力学性能 ti6al4v
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Ti6Al4V表面激光渗碳磨削及其强化机理
12
作者 邓延生 曹长虹 +1 位作者 陶彦辉 孙聪 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期167-174,共8页
目的利用激光渗碳磨技术,研究Ti6Al4V表面性-形协同控制机理。方法以Ti6Al4V为研究对象,提出了一种高效的加工强化一体化技术——激光渗碳磨削。即对工件表面预涂覆渗碳膏,并置于马弗炉中干燥,形成稳定的固态碳源。采用激光辅热的方式... 目的利用激光渗碳磨技术,研究Ti6Al4V表面性-形协同控制机理。方法以Ti6Al4V为研究对象,提出了一种高效的加工强化一体化技术——激光渗碳磨削。即对工件表面预涂覆渗碳膏,并置于马弗炉中干燥,形成稳定的固态碳源。采用激光辅热的方式对磨削加工过程进行表面性形协同抗疲劳制造。通过对比实验研究了激光渗碳磨削和传统磨削对Ti6Al4V表面力学性能和加工表面质量的影响。对Ti6Al4V表面微相组成、硬度、耐磨性和表面粗糙度进行表征。探究了激光渗碳合金化对材料磨削去除的正向作用以及磨削热回火对重熔层性能的调节作用。结果激光辅热足以使磨削表面温度高达1700℃,实现表面主动渗碳,且激光渗碳磨削后,Ti6Al4V表面形成具有均匀树枝状晶和颗粒状碳化物的重熔层,加工表面硬度达到850HV,磨损损失仅为常规磨削的6.7%,表面粗糙度Ra降低22%。结论激光渗碳磨是一种高效的Ti6Al4V表面性-形协同制造新技术。渗碳重熔层不仅提高了加工表面力学性能,还会影响表层材料的磨削特性,使加工表面更加光整。该技术实现了磨削加工-强化一体化制造,对指导工业生产具有重要的实际意义。 展开更多
关键词 ti6al4v 激光渗碳磨削 性-形协同控制 加工强化一体化
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空心阴极放电复合稀土氧化物对Ti6Al4V合金离子渗氮组织及性能的影响
13
作者 陈赛男 董志宏 鲍泽斌 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期78-84,107,共8页
目的改善Ti6Al4V合金的耐磨和耐蚀性能,探究辅助渗氮手段的引入对Ti6Al4V合金离子渗氮组织和性能的影响。方法利用空心阴极放电(Hollow Cathode Discharge,HCD)及稀土氧化物(Y_(2)O_(3)纳米颗粒)辅助在720℃对Ti6Al4V合金进行4 h离子渗... 目的改善Ti6Al4V合金的耐磨和耐蚀性能,探究辅助渗氮手段的引入对Ti6Al4V合金离子渗氮组织和性能的影响。方法利用空心阴极放电(Hollow Cathode Discharge,HCD)及稀土氧化物(Y_(2)O_(3)纳米颗粒)辅助在720℃对Ti6Al4V合金进行4 h离子渗氮处理。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪、往复式摩擦磨损实验仪以及电化学工作站,对比研究常规离子渗氮、HCD辅助离子渗氮以及HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮3种条件下Ti6Al4V合金的渗氮组织和性能。结果HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮条件下,Ti6Al4V合金表面生成约126μm厚的渗氮层,分别是常规离子渗氮条件和HCD辅助离子渗氮条件的3.1、2.4倍。化合物层中,TiN含量显著增加,渗氮层表面硬度达到1067.9HV0.05。渗氮层整体硬度明显提高,且硬度梯度降低。Ti6Al4V合金的摩擦系数从常规离子渗氮时的0.4降至0.2。同时,TiN含量的提高,使Ti6Al4V合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流降低,极化电阻增大,耐蚀性能得到改善。结论HCD复合Y_(2)O_(3)辅助可显著提高氮势,促进氮向Ti6Al4V合金内快速扩散,提高合金的硬度,改善合金的耐磨性能和耐蚀性能。 展开更多
关键词 离子渗氮 空心阴极放电 稀土氧化物 ti6al4v 摩擦磨损 渗氮层
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扫描速度对激光选区熔化Ti6Al4V熔池流动行为的影响 被引量：1
14
作者 薛九天 曾超 黄芳 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期15-22,共8页
为了研究Ti6Al4V钛合金激光选区熔化制造过程的熔池演变特征及流动行为,采用数值分析方法讨论了扫描速率对熔化温度及流场的影响。结果表明:熔池大小和熔池存在的时间随扫描速度增大而减小,当扫描速度较低时熔池的后部固/液相界面极易... 为了研究Ti6Al4V钛合金激光选区熔化制造过程的熔池演变特征及流动行为,采用数值分析方法讨论了扫描速率对熔化温度及流场的影响。结果表明:熔池大小和熔池存在的时间随扫描速度增大而减小,当扫描速度较低时熔池的后部固/液相界面极易形成波浪状突变。对于500 W激光功率,当扫描速度为0.004 m/s时熔池最大流动速度约为0.42 m/s。随扫描速度的增大,熔池流速呈近似线性减小。这可能是扫描速度减小使柱状晶向等轴晶转变的原因。 展开更多
关键词 激光选区熔化 数值分析 扫描速度 温度场 熔池演变 ti6al4v
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Ti6Al4V钛合金周铣加工表面应力集中系数预测研究
15
作者 陈建彬 于家祥 杨东 《工具技术》 北大核心 2024年第3期106-110,共5页
Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预... Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预测模型得到的表面粗糙度数据分别集成到Arola-Ramulu模型和有限元模型,计算得到不同加工表面的应力集中系数。结果表明,预测和实测的表面形貌在纹理和剖面上显示出良好的一致性,Ti6Al4V钛合金周铣加工表面的应力集中系数与每齿进给量和径向切削深度呈正相关,与切削速度呈负相关,且对每齿进给量的变化最敏感。 展开更多
关键词 ti6al4v钛合金 周铣加工 表面形貌 应力集中系数
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TiB_2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料界面结构与防弹机理 被引量：1
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作者 宋亚林 张龙 +1 位作者 赵忠民 潘传增 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1955-1961,共7页
为了不断提升装甲车辆的防护效能,采用超高重力场反应加工技术,实现Ti B2基陶瓷与Ti-6Al-4V的熔化连接,制备出Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料。通过X射线衍射(XRD)与场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察、残余穿深(DOP)实验及数值理论分... 为了不断提升装甲车辆的防护效能,采用超高重力场反应加工技术,实现Ti B2基陶瓷与Ti-6Al-4V的熔化连接,制备出Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料。通过X射线衍射(XRD)与场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察、残余穿深(DOP)实验及数值理论分析,研究其界面结构对防弹性能的影响。XRD和FESEM结果表明,在Ti B2/Ti-6Al-4V的连接界面上,Ti B2、Ti B陶瓷相自陶瓷侧逐渐过渡至钛合金侧,呈现梯度复合特征。经对Ti B2基陶瓷与Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料进行DOP试验,二者防护系数分别为3.05和7.30.相比于Ti B2基陶瓷,Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料的防弹性能大幅提高。陶瓷与钛合金连接区的梯度复合结构缓解了Ti B2/Ti-6Al-4V之间声阻抗失配状况,提高其剪切强度,在表观上使防弹性能得以显著提升。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 ti B2/ti-6al-4v梯度装甲复合材料 熔化连接 界面结构 防弹机理
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Ti6Al4V表面激光熔覆Ni+TiB_(2)复合涂层的组织特征和力学性能
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作者 廖君慧 孙富建 +1 位作者 刘奕梁 朱千放 《工具技术》 北大核心 2024年第11期17-22,共6页
为了提高Ti6Al4V表面激光熔覆Ni+TiB_(2)复合涂层的耐磨性,研究了粉末配比对涂层组织和力学性能的影响。激光熔覆层主要由TiB,TiB_(2),α-Ti, β-Ti, NiTi合金固溶体和TiO2组成,熔覆层主要由黑色椭圆相、细长针状相和周围的胞晶相组成... 为了提高Ti6Al4V表面激光熔覆Ni+TiB_(2)复合涂层的耐磨性,研究了粉末配比对涂层组织和力学性能的影响。激光熔覆层主要由TiB,TiB_(2),α-Ti, β-Ti, NiTi合金固溶体和TiO2组成,熔覆层主要由黑色椭圆相、细长针状相和周围的胞晶相组成。黑色椭圆相为TiB_(2),针状相为TiB,周围细胞晶相为NiTi。随着TiB_(2)添加量的增加,TiB含量增加,TiB金相颗粒变粗。熔覆层显微硬度最高达到920.8HV1.0,约为Ti6Al4V合金的3倍,显微硬度的升高可以提高熔覆层的耐磨性能。随着载荷的增加,复合涂层的脆性剥落越来越严重,不适合高载荷条件。 展开更多
关键词 激光熔覆 Ni+tiB_(2)复合镀层 ti6al4v 耐磨性
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Ti6Al4V合金激光熔覆Co-Cu/Ti_(3)SiC_(2)复合涂层组织与摩擦学性能 被引量：8
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作者 张诗怡 刘秀波 +4 位作者 刘一帆 祝杨 张林 孟元 梁金 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期124-133,共10页
为突破Ti6Al4V合金在关键运动零部件的应用限制,提高其耐磨减摩性能并延长稳定服役周期,采用激光熔覆技术成功在其表面制备Co-5%Ti_(3)SiC_(2)、Co-5%Ti_(3)SiC_(2)-10%Cu、Co-5%Ti_(3)SiC_(2)-20%Cu(wt.%)三种配比的复合涂层,系统分析... 为突破Ti6Al4V合金在关键运动零部件的应用限制,提高其耐磨减摩性能并延长稳定服役周期,采用激光熔覆技术成功在其表面制备Co-5%Ti_(3)SiC_(2)、Co-5%Ti_(3)SiC_(2)-10%Cu、Co-5%Ti_(3)SiC_(2)-20%Cu(wt.%)三种配比的复合涂层,系统分析三种复合涂层的微观组织、物相、显微硬度以及室温和600℃下的摩擦学性能和磨损机理。研究发现:Co-5%Ti_(3)SiC_(2)涂层主要由γ-Co固溶体、润滑相Ti_(3)SiC_(2)、硬质相TiC和金属间化合物CoTi;构成,含Cu涂层出现新物相Cu及CuTi_(x)。性能上,复合涂层的显微硬度均得到大幅提高,达到Ti6Al4V基体(370 HV_(0.5))的2.1~2.4倍。室温下,Co-5%Ti_(3)SiC_(2)-10%Cu涂层表现出最好的减摩性能,摩擦因数降低了68.7%;而在600℃下,复合涂层发生严重氧化,形成氧化膜使磨损率降低,其中Co-5%Ti_(3)SiC_(2)-20%Cu涂层磨损率为2.5×10^(-7)mm^(3)/N·m,表现出最好的耐磨性。探索了一类新的耐磨减摩涂层体系,表现出良好的提升效果,并揭示了MAX相与传统软金属之间的协同润滑过程。 展开更多
关键词 ti6al4v合金 激光熔覆 耐磨性能 减摩性能 复合涂层
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Ti6Al4V合金粉末高温高压成形过程中粉固界面及其耦合变形研究 被引量：4
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作者 季晨昊 郎利辉 +2 位作者 黄西娜 孟凡迪 徐文才 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期29-37,共9页
通过数值模拟和热等静压(HIP)试验,研究Ti6Al4V合金粉末热等静压成形过程中与包套的接触状态,建立热等静压力学模型以及摩擦因数的力学方程,基于数值模拟结果,根据粉末致密化理论就接触模型对摩擦因数、相对密度、相对位移的影响进行分... 通过数值模拟和热等静压(HIP)试验,研究Ti6Al4V合金粉末热等静压成形过程中与包套的接触状态,建立热等静压力学模型以及摩擦因数的力学方程,基于数值模拟结果,根据粉末致密化理论就接触模型对摩擦因数、相对密度、相对位移的影响进行分析和讨论。研究结果表明:在热等静压过程中,Shima模型对描述Ti6Al4V合金粉末的致密化过程具有较高精度,圆柱试验件尺寸数值模拟结果与试验结果的相对误差在5%以内;Stick-slip模型对于摩擦因数的变化过程以及相对位移的变化趋势的预测结果与实际一致,摩擦因数稳定值为0.15;Bilinear模型对于相对密度变化趋势的预测结果与实际一致,相对密度误差为1%;采用Stick-slip模型可以准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程。 展开更多
关键词 ti6al4v合金 热等静压 数值模拟 接触模型
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微织构刀具正交切削Ti6Al4V的试验研究 被引量：36
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作者 戚宝运 李亮 +2 位作者 何宁 赵威 王震 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期346-351,共6页
仿生摩擦学的出现,为刀具减摩技术提出了新的研究方向,通过钛合金的正交切削试验研究了表面微织构刀具在微量润滑和无润滑剂条件下的减摩性能.结果表明:表面微沟槽在润滑剂条件下可以有效地改善刀屑之间的摩擦,降低切削力与切削温度,同... 仿生摩擦学的出现,为刀具减摩技术提出了新的研究方向,通过钛合金的正交切削试验研究了表面微织构刀具在微量润滑和无润滑剂条件下的减摩性能.结果表明:表面微沟槽在润滑剂条件下可以有效地改善刀屑之间的摩擦,降低切削力与切削温度,同时表面微沟槽还可以改善钛合金的粘结现象;在无润滑剂条件下,微沟槽依然具有一定的"润滑"作用. 展开更多
关键词 微织构 微量润滑 减摩 正交切削 ti6al4v
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