钛表面改性技术的开发

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构取向强度高于再结晶织构。再结晶动力学可用 JMAK理论来描述,再结晶进行时间(f)与再结晶其 

它参量有如下关系: 

Xy=1一exp l~ e f,l l 

式中 为再结晶体积分数,门为Avrami指数, 和e 

分别为形核与长大速率,f为再结晶晶粒形状因子。 Avrami指数门可用下式进行计算: 

In{In( J=nlnt+b 

门是该直线关系的斜率。 可由EBSD测制的向位 

图确定。有关织构和向位差的数据可判定一个晶粒 

是否再结晶,必要的条件是:①同一取向面周围是高 

角晶界(向位差>11。);②不含亚晶。用In 1n‘『二 l 稀有金属快报 

对ln(f)作图,得出了TZM合金在1 300 oC,1 400 oC 和1 450 oC下的门,分别为1.01,1.66和1.96。所得指 

数门低(<2)的原因有:①畸变点阵饱和,因此形核速 度极快,再结晶一开始,形核就已完成,形核速率越 

快,门越低;②晶粒在垂直于轧制方向上相遇,引起再 结晶晶粒的强制长大,造成n降低。 

根据JMAK的曲线图可以计算出再结晶完成一 半时所需时间 。用1/T对ln( )作图,所得直线斜 

率即是TZM再结晶活化能Q,Q 543 ̄40 kJ・mol~。 测量精度随退火时间和温度取点数的增加而增加, 

即测量次数越多越精确。应当注意到,由于颗粒的 阻滞效应,TZM再结晶活化能要高于纯钼和Mo—Ti 

合金。 廖际常摘译自《1 6 Intemational Plansee Seminat"2005)) 

钛表面改性技术的开发 

2005年初,日本电力中央研究所开始了一项被 称为“F1esh Green"的示范项目。它是一种制备碳掺 

杂表面的技术以及其产品的总称。 这种FG钛氧化膜在荧光灯环境下具有光催化 

性能。通常不含碳的氧化钛(TiO2)仅对紫外线有响应, 而掺碳的氧化钛fFG)对于紫外线到490 nm的可见 光均有响应,其吸收端的光波恰好是绿色,这就是 

F1esh Green名字的由来。通常的TiO,光催化剂是把 TiO:粉末用粘结剂涂敷在基材上,这时所用基材的 

选择范围宽,而FG其基材仅限于用钛。其特点是:① 

无粘结剂;②不会因刮拉而剥落;③在强烈紫外线照 射下寿命不会降低(粘结剂存在时寿命会因粘结剂的 劣化而降低):④基体为钛,具有优良的耐蚀性。 

FG是一种在纯钛或钛合金中同时渗入氧和碳, 使其形成掺杂碳的氧化钛表面层的技术。单纯依赖 加热法不可能把氧和碳同时扩散到钛中。而现今的 

许多气体渗碳装置,都忌讳氧,因为氧会把碳氧化为 

CO:。FG处理技术的特点是无须真空设备、密封性很 好的容器以及大型电气设备。 

FG处理所得氧化层的厚度因处理条件而变化, 约为1~20 m。X射线光电子光谱(xPs)分析显示, 

FG表面层中存在着Ti—C结合,即碳掺杂的氧化钛 层中的碳,不仅仅是随机存在于TiO:中,有部分碳 

是占据了氧的晶格位置。 FG处理后的表面维氏硬度为处理前的5~10倍 (HV增至10~20 GPa)。这是由于掺杂碳引起的晶格 

畸变的影响。 

将经FG处理的钛螺栓置于盛有甲基蓝溶液的 玻璃瓶中,在室内荧光灯的光照下,FG表面层的光 

催化作用使甲基蓝分解褪色而变得透明,对照试验 中的市售钛螺栓仍为蓝色。 

对经过FG处理的Ti_6Al_4v合金材(硬度HV为 15 GPa)进行了耐磨试验。结果表明.经FG处理后, 

T A v合金的耐磨性提高了50倍以上,这一性能 可克服钛材易烧蚀的缺点。 

在纯钛不能使用的化学环境中,经FG处理的 纯钛具有耐腐蚀性。如在沸腾的浓甲酸中,经FG处 

理后的纯钛,耐蚀性比纯钛有大幅度的提高。 钛及钛合金经FG表面改性处理后,可以使其应 

用到各种不同的领域。如轻量+耐磨的特性,可望用于 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外工艺技术集锦 

发动机部件、假肢、装饰品、接触海水的渔具等:生物适 

应性+耐磨的特性,可望用于人工关节,以延长其使用 寿命;硬度高的特性,可望用于不易划伤的摩托车消 音器;利用其良好的机械性能+光催化抗菌的挣l生,可 

望用于食品类容器:利用其耐蚀性+光催化性+无粘结 剂劣化的综合性能,可望用于超纯水的深度处理等。 今后要进一步研究经FG表面改性处理后,钛 及钛合金的疲劳性能以及它与其它材料的焊接性 能,并开发其应用市场。 

吴全兴摘译自(-7-夕:,/》 

钛合金带式抛光工艺研究 

为降低生产成本,提高生产效率,将多种加工方 

法整合到同一台数控机床上进行加 已成为发展趋 势。目前,五轴磨铣技术已大量用于加工复杂形状的 航空器部件。尽管有这些新技术,但仅使用机加工方 

法使航空发动机部件达到良好的表面质量却很困 

难。近期,有人提出在三轴数控机加中心上使用抛光 方法加工航空器部件引起了人们的兴趣,同时也有 

人尝试用带式研磨作为一种抛光工艺。英国诺丁汉 大学的Axinte D.A.研究组就对使用带抛光法去除钛 合金航空发动机部件加工痕迹及其抛光工艺进行了 

详细研究。 研究合金为航空用耐热钛合金(Ti'-6A1—4V)。首 低点间的高度)为5,70,250 Ixm的纹理,以此代表某 些航空发动机部件机加工表面纹理。这样做的原因 

有:①粗糙的表面要求最短的加工时间,如果抛光成 功,总加工时间将会显著缩短;②精细的表面要求较 

长的加工时间,但抛光时间较短;③中等表面要求达 到可接受的加工时间。 

使用涂敷带(Cubitron 907E)和涂敷有氧化铝的 人造丝带(%zact 307EA)进行表面加工痕迹的研磨。 

R =5 Ixm的试样用307EA抛光带抛光;R:70 m和 R ̄=250 m的试样用907E粗抛,而后用307EA精抛。 

抛光试验研究结果表明,使用70 N(粗抛)和 30 N(精抛)的恒压力比较好,并获得了在适当时间 先在试样表面预加工出R (表面纹理的最高点与最 内达到要求的表面精度,其合理抛光参数见表1。 表1钛合金带式抛光参数及抛光试验结果 

从实验结果可以看出,带抛光方法可以成功 用于航空发动机部件用耐热钛合金,如Ti一6A1—4V 

合金的表面抛光;用1道次,2道次抛光,可以明 显地去除钛合金部件表面加工痕迹;带抛光后,表 

面精度R <0.35 Ixm,甚至经过第1道次的抛光,表 面精度已在0.50 Ixm以下;对于比较粗糙的加工 表面(R >70 Ixm),最后的精抛是为了获得更光滑、 

更均匀的表面。这种情况下,带寿命内的抛光面积 可达70 000 mm:以上。检验表明,干抛情况下,粗 抛工作表面存在约5 Ixm厚的连续热影响层,而 

使用激冷空气作为冷却剂时,表面没有热影响层; 精抛阶段,即使不使用激冷空气,抛光工作表面也 

没有热影响层。在抛光过程中使用激冷的空气作 

冷却剂,可有效降低表面热影响区厚度和着火的 危险。 

韩明臣摘译自《J Mater 

Proc Techno》 维普资讯 http://www.cqvip.com