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第52卷第8期表面技术2023年8月SURFACE TECHNOLOGY·151·钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究侯燕芳，蔡柳溪，姚佳伟，贺尧，李云（西安交通大学 化学工程与技术学院，西安 710049）摘要：目的解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。
方法采用显式动力学有限元分析手段，结合Johnson-cook 材料模型和应变累积失效模型，对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。
结果在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材时，最大冲蚀应力呈现一定波动性。
当颗粒在法向连续冲击时，靶材会快速进入稳定冲蚀阶段。
在不同入射角度下，多颗粒连续冲击靶材的最大应力均位于靶材产生材料堆积的位置。
在入射角90°和入射速度130 m/s下，当颗粒尺寸从50 μm增至150 μm时，最大冲击坑深度从3.124 μm增至8.997 μm。
当颗粒尺寸超过100 μm后，由于加工硬化机制的影响，后续颗粒冲击产生的应力比第1次冲击产生的应力降低了30%~60%。
在冲角为30°下，当摩擦因数从0增至0.2时，颗粒动能损失增大了22.69%。
随着入射角度的增加，摩擦因数对颗粒动能损失的影响逐渐减弱。
结论从微观机制上解释了入射角度和颗粒粒径对多颗粒连续冲蚀行为的影响，明确了摩擦因数对颗粒冲蚀过程中能量转化特性的影响。
关键词：钛合金；冲蚀磨损；能量转化；摩擦因数；数值模拟中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0151-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.010Numerical Study on Particle Erosion and Energy ConversionCharacteristics of Titanium Alloy TargetHOU Yan-fang, CAI Liu-xi, YAO Jia-wei, HE Yao, LI Yun(School of Chemical Engineering and Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: Aiming at the problem of solid particle erosion of titanium alloy materials, the nonlinear dynamic numerical simulation based on the finite element method is an important tool to study the high temperature erosion and failure mechanism of materials, which can effectively make up for the lack of detailed description in erosion experiments.In this paper, a systematical numerical simulation study on the erosion characteristics and energy conversion收稿日期：2022-07-29；修订日期：2022-11-22Received：2022-07-29；Revised：2022-11-22基金项目：国家自然科学基金（52076173）；中国博士后科学基金（2020M680157）Fund：National Natural Science Foundation of China (52076173) ; China Postdoctoral Science Foundation (2020M680157)作者简介：侯燕芳（1999—），女，硕士生，主要研究方向为材料冲蚀磨损。
NiCrFeAl-BN涂层和NiCrFeAl-B.e涂层对磨TC11合金可磨耗性能研究王森源;丁宁;汤智慧;陈立;李彰;王长亮;房永超;田浩亮【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2024(16)1【摘要】采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼(NiCrFeAl-BN)和镍基膨润土(NiCrFeAl-B.e)面层可磨耗封严涂层。
在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层进行可磨耗性能评价。
结果表明:进给速率对两种涂层刮削后微观形貌影响较大,但对封严层厚度影响较小。
温度提高,对两种涂层破坏作用都有所增加,可磨耗性能下降。
相同工况下NiCrFeAl-BN涂层的可磨耗性均优于NiCrFeAl-B.e涂层,但对磨后的叶片高度磨损比值(IDR)仍较大,在叶片叶尖电镀BN 涂层后,进给速率为5μm s时,IDR由16.05%变为8.04%,起到一定保护叶片的作用。
【总页数】9页(P48-56)【作者】王森源;丁宁;汤智慧;陈立;李彰;王长亮;房永超;田浩亮【作者单位】中国航发北京航空材料研究院产品发展部;空装驻北京地区第六军事代表室;中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室;中国石油长庆油田分公司第六采油厂【正文语种】中文【中图分类】TG174.4【相关文献】1.铝硅聚苯酯涂层热稳定性及与钛合金叶片对磨刮削可磨耗性研究2.TC11钛合金TiAlSiN涂层微织构表面脂润滑摩擦性能研究3.工艺参数对TC11钛合金表面电火花沉积TiN涂层显微组织和磨损性能的影响4.TC11钛合金表面阻燃涂层的抗点燃性能及机理研究5.TC11钛合金表面电弧离子镀TiAlN涂层防护性能的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冶金冶炼M etallurgical smeltingTC4钛合金热处理工艺的研究现状及进展郭 凯，何忝锜，和 蓉（西安西工大超晶科技发展有限责任公司，陕西 西安 ７１０２００）摘 要：本文首先针对ＴＣ４钛合金的热处理工艺，当下在固溶处理（固溶温度、冷却速率）、时效处理（时效温度、时效时间）、深冷处理，这几方面的研究现状进行了分析，然后针对这些研究的现状，在未来的发展趋势上提出了几点分析，以供各位业界同仁参考和指导。
关键词：ＴＣ４钛合金；热处理；工艺中图分类号：ＴＧ１５６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０７－００１６－２Research status and progress of heat treatment process of TC4 titanium alloyGUO Kai, HE Tian-qi, HE Rong（Ｘｉ＇ａｎ ｘｉｇｏｎｇｄａ Ｃｈａｏｊｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１０２００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＴＣ４ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ， ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ （ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ）， ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ （ａｇｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ）， ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ， ｓｅｖｅｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ｆｏｒ ｙｏｕｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｇｕｉｄｅ．Keywords: ＴＣ４ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ； ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｐｒｏｃｅｓｓ近些年来我国对TC4钛合金，在热处理的工艺研究上，取得了一些比较大的成果，TC4钛合金因此被广泛的应用到了汽车、航空航天、化工、船舶等一些行业。
第20卷 第12期 装 备 环 境 工 程2023年12月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING ·35·收稿日期：2023-11-13；修订日期：2023-12-12 Received ：2023-11-13；Revised ：2023-12-12基金项目：国家自然科学基金（52271071）；国家重大科技项目（J2019-I-0016-0015）Fund ：The National Natural Science Foundation of China (52271071); Major National Science and Technology Project (J2019-I-0016-0015) 引文格式：史海兰, 丁国寅, 张晓化, 等. 盐沉积方式对TC11钛合金热盐腐蚀行为的影响[J]. 装备环境工程, 2023, 20(12): 35-43.SHI Hai-lan, DING Guo-yin, ZHANG Xiao-hua, et al. Effect of Salt Deposition Mode on the Hot Salt Corrosion Behavior of TC11 Titanium Alloy[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(12): 35-43.*通信作者（Corresponding author ）盐沉积方式对TC11钛合金热盐腐蚀行为的影响史海兰，丁国寅，张晓化*，刘道新，高雨辰（西北工业大学 民航学院，西安 710072）摘要：目的 对比研究人工涂盐方法和盐雾试验方法沉积盐膜对TC11钛合金热腐蚀行为的影响规律。
方法 对人工涂盐和盐雾试验沉积盐膜的TC11钛合金试样500 ℃高温热盐腐蚀形貌、腐蚀动力学和腐蚀机理进行对比分析。
结果 2种不同盐膜沉积方式的TC11钛合金试样表面盐分的分布形态存在明显的区别，盐雾腐蚀试样表面的盐分存在局部聚集现象，人工涂盐试样盐分分布较为均匀。
ElectricWelding MachineVol.52No.6Jun.2022第52卷第6期2022年6月Ti150与TC19异种钛合金钎焊工艺与接头性能研究淮军锋1，2，尚泳来1，2，任海水1，2，丁宁3，静永娟1，2，郭万林1，21.中国航发北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所，北京1000952.北京市航空发动机先进焊接工程技术研究中心，北京1000953.空军装备部驻北京地区第六军事代表室，北京100024摘要：高温钛合金Ti150是能在600℃环境下长期服役的新型高温钛合金，TC19钛合金是一种富β的α+β两相钛合金，具有高强度、高韧性的特点。
采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni （wt .%）非晶合金箔带作为钎料，进行了Ti150高温钛合金与TC19钛合金的真空钎焊连接工艺研究。
通过扫描电镜分析接头组织，利用万能试验机测试接头室温和高温拉伸强度。
结果表明：在930℃/35min 钎焊条件下，接头室温抗拉强度955.3MPa ，500℃高温抗拉强度达到540.0MPa ，550℃高温抗拉强度达到505.6MPa ，接头室温拉伸试样断裂于焊缝，断口总体为脆性断裂，接头高温500℃、550℃拉伸试样均断于Ti150基体上或近Ti150端面上，Ti150基体端断口有明显的延伸塑性变形。
关键词：Ti150高温钛合金；TC19钛合金；异种材料连接；钎焊；力学性能中图分类号：TG454文献标识码：A文章编号：1001-2303（2022）06-0093-06Research on the Brazing Process and Joint Properties of Ti150/TC19Dissimilar Titanium AlloysHUAI Junfeng 1,2,SHANG Yonglai 1,2,REN Haishui 1,2,DING Ning 3,JING Yongjuan 1,2,GUO Wanlin 1,2boratory of Welding and Forging,Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095,China2.Beijing Engineering Technology Research Center for Advance Welding of Aero-Engines,Beijing 100095,China3.The Sixth Military Representative Office of Airforce in Beijing,Beijing 100024,ChinaAbstract:High temperature titanium alloy Ti150was developed for the aero-engines with high thrust-weight ratio and with long-term service temperature of 600℃.TC19is a two-phase (α+β)titanium alloy with high strength and toughness.The vacuum brazing process of the two titanium alloys was conducted using Ti-21Cu-13Zr-9Ni （wt .%）as filler metal.The joint microstructure and element distribution of joint were analyzed by means of SEM and EDS,meanwhile the tensile strength of the joint was measured at the room temperature and high temperatures by universal testing machine.The results showed that under the brazing condition of 930℃/35min,the joint tensile strength at room temperature reached up to 955.3MPa,and the strength of 540.0MPa and 505.6was maintained at 500℃and 550℃,respectively.The tensile specimens at room tem ‐perature fractured within the brazed seam and the fractured surface exhibited brittle characteristics.The tensile specimens fractured within the Ti150metal substrate when tested at 500℃and 550℃,and plastic deformation was observed at the fractured surface.Keywords:Ti150high temperature titanium alloy;TC19;dissimilar material connection;brazing;mechanical properties引用格式：淮军锋，尚泳来，任海水，等.Ti150与TC19异种钛合金钎焊工艺与接头性能研究［J ］.电焊机，2022，52（6）：93-98, 104.Citation:HUAI Junfeng,SHANG Yonglai,REN Haishui,et al.Research on the Brazing Process and Joint Properties of Ti150/TC19Dissimilar Tita ‐nium Alloys[J].Electric Welding Machine,2022,52(6):93-98,104.*收稿日期：2022-04-15基金项目：国家自然科学基金资助项目（51804286）；北京市自然科学基金资助项目（3212014）作者简介：淮军锋（1980—），男，学士，工程师，主要从事钎焊材料及钎焊工艺研究。
表面技术第53卷第2期退火对钛合金钽涂层力学及生物性能的影响廖士铸1,2，张颂红1，宋振纶2，杨丽景2*，杨驰3，郑吉驷3，周政印4（1.浙江工业大学 化学工程学院，杭州 310014；2.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波 315201；3.上海交通大学 医学院附属第九人民医院，上海 200011；4.香港中文大学，广东 深圳 518172）摘要：目的针对钛合金（TC4）在骨植入、骨替换方面因受体液腐蚀及骨骼之间的相互摩擦使改性涂层容易遭受破坏导致有毒金属离子的释放，通过退火提高TC4表面钽涂层的力学性能和生物相容性能。
方法采用磁控溅射技术在TC4基体上沉积钽涂层，并在不同的热处理温度650、750、850 ℃下退火5 h，使用扫描电子显微镜、能谱仪、XRD、划痕仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站和生物毒性实验对Ta涂层的组织形貌、力学性能及生物性能进行测试与表征。
结果所制备的Ta涂层组织较致密，在一定的退火温度下，组织结构变得更加致密。
在退火温度650 ℃时的硬度值（16.68 GPa）和弹性模量值（208.90 GPa）最高，这是由于产生较强的β-Ta峰，使硬度值显著提高。
经750 ℃退火后，涂层具有最大的结合强度（20.82 N），优异的耐腐蚀性，摩擦曲线波动最小、最平稳且平均摩擦系数值（COF）最小。
这是由于涂层与基体之间的元素相互扩散，降低了界面应力，促进了结合强度的提高。
这有利于提高涂层的致密度，可降低涂层表面的微孔缺陷，阻碍腐蚀溶液通过涂层的路径作用，从而提高基体的耐腐蚀性。
同时有效避免了涂层大面积脱落，减少了摩擦表面积，也提高了涂层的摩擦性能。
在750 ℃和850 ℃退火温度下钽涂层的K RGR>80%，表现出良好的生物相容性。
结论经退火后的钽涂层组织更加致密，结合强度更高，耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性更好。
关键词：TC4钛合金；磁控溅射；退火；结合强度；Ta涂层；生物相容性中图分类号：TG166.5；TB34 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)02-0184-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.02.018Effect of Annealing on Mechanical and Biological Properties ofTitanium Alloy Tantalum CoatingLIAO Shizhu1,2, ZHANG Songhong1, SONG Zhenlun2, YANG Lijing2*,YANG Chi3, ZHENG Jisi3, ZHOU Zhengyin4(1. School of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;收稿日期：2022-11-18；修订日期：2023-03-20Received：2022-11-18；Revised：2023-03-20基金项目：国家重点研发计划（2023YFC2509100，2019YFE0118600）；上海市口腔医学重点实验室、上海交通大学医学院附属第九人民医院、上海交通大学口腔医学院研究项目（2022SKLS-KFKT006）Fund：National Key Research and Development Program of China (2023YFC2509100, 2019YFE0118600); Shanghai Key Laboratory of Stomatology,The Ninth People's Hospital affiliated to Shanghai Jiao tong University School of Medicine, Research Project of School of Stomatology of Shanghai Jiao tong University (2022SKLS-KFKT006)引文格式：廖士铸, 张颂红, 宋振纶, 等. 退火对钛合金钽涂层力学及生物性能的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(2): 184-192.LIAO Shizhu, ZHANG Songhong, SONG Zhenlun, et al. Effect of Annealing on Mechanical and Biological Properties of Titanium Alloy Tantalum Coating[J]. Surface Technology, 2024, 53(2): 184-192.*通信作者（Corresponding author）第53卷第2期廖士铸，等：退火对钛合金钽涂层力学及生物性能的影响·185·2. Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Zhejiang Ningbo 315201, China;3. The Medical College's Affiliated Ninth People's Hospital, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200011, China;4. The Chinese University of Hong Kong, Guangdong Shenzhen 518172, China)ABSTRACT: The work aims to solve the problem that the modified coating of titanium alloy (TC4) is easily damaged due to the corrosion of body fluids and the friction between bones in bone implantation and replacement, which leads to the release of toxic metal ions, tissue and cell necrosis, thus causing the failure of implantation. The mechanical and biological properties of tantalum coating on the surface of TC4 can be improved by annealing process.In this study, TC4 titanium alloy with the size of ϕ 25 × 2 mm was selected as the matrix, which was ground to 2000# with sandpaper. Ta coating was deposited on the surface of TC4 matrix by magnetron sputtering technology, and annealed at different heat treatment temperature of 650, 750 and 850 for 5 h.℃The cross section morphology, composition distribution, phase structure, bonding strength, wear resistance, corrosion resistance and biocompatibility of Ta coating were tested and characterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), X-ray diffraction (XRD) scratch instrument, multi-functional high temperature friction and wear testing machine, electrochemical workstation and biotoxicity test.The microstructure of the prepared Ta coating was relatively dense, and became denser at a certain annealing temperature without obvious micropores. The hardness value (16.68 GPa) and elastic modulus value (208.90 GPa) at the annealing temperature of 650 showed the highest performance, which was due to the generation of strong℃β-Ta peak, improving the hardness value significantly. After annealing at 750 , the coating had the maximum bond strength (20.82 N), the excellent℃corrosion resistance, the smallest fluctuation of the friction curve, the most stability and the lowest average coefficient of friction (COF) value. This was due to the mutual diffusion of elements between the coating and the matrix, which reduced the interfacial stress and promoted the increase of bond strength. This was beneficial to improving the density of the coating, reducing the microporous defects on the coating surface, hindering the corrosion solution through the coating path action, thus improving the corrosion resistance of the matrix. At the same time, it effectively prevented the large area of the coating from falling off, reduced the friction surface area, and improved the friction performance of the coating. The RGR of tantalum coating at 750 ℃and 850 annealing temperature was >80%, showing good biocompatibility.℃In conclusion, the annealing process significantly improves the mechanical and biological properties of the coating. After annealing at different temperature, the microstructure of the coating is more compact and uniform, the hardness value and bond strength are higher, and the wear resistance, corrosion resistance and biocompatibility are better.KEY WORDS: TC4 titanium alloy; magnetron sputtering; annealing; bond strength; Ta coating; biocompatibility近十几年以来，随着医学技术的发展，钛合金被广泛应用于骨科医学的替代、矫形、固定等[1-4]。
钛合金零件镀铬工艺及控制研究郭初阳;郭喜军;王永红;刘聪【摘要】钛合金材料具有比强度高，变形系数小，热强性、低温韧性、抗腐蚀性和焊接性能好等优点，被越来越多地用于飞机制造业。
镀铬技术作为一种特殊过程在航空制造领域广泛应用，最常见的就是飞机起落架零件镀铬。
目前，国内的起落架零件制造大多是在高强度钢表面镀铬，而钛合金零件镀铬的应用非常少见，主要是由于镀铬工艺属于特殊过程，其工艺质量受到诸多方面影响并且不易评定，况且钛合金材料刚刚兴起，国内对其镀铬工艺质量控制经验几乎为零。
通过不断尝试研究，结合生产实际，将飞机起落架钛合金零件镀铬工艺流程细化，从材料、设备、人员、工艺和加工环境等方面进行控制，完善并优化了工艺条件，提高了加工效率，节约了制造成本，保证了工艺质量。
%Titanium alloy material has high strength ratio,small deformation coefficient,hot strong resistance,low tem-perature toughness,corrosion resistance and good welding performance advantage.So it has been more and more used in the aircraft manufacturing.As a kind of special process,chromium plating technology is widely used in the field of aviation manufacturing,the most common is the aircraft landing gear parts chromium plating.At present,the domestic landing gear parts manufacturing is mostly in the high strength steel surface chromium plating,and it is hard to see the application of tita-nium alloy chromium plating,because that the chrome plating process is a kindof special process,the quality is affected by many aspects and it’s hard to evaluate.Besides,the titanium alloy material has just been widely used,we almost have no experience about how to control the quality duringtitanium alloy parts chromium plating.The factory has tried and re-searched again and again,combined with production practice,elaborated the landing gear titanium alloy parts chromium plating process,controlled the quality from the material,equipment,people,technology and the processing environment of chrome plating,so as to optimize the process conditions,improve the machining efficiency,reduce the manufacturingcost and ensure the process quality.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P96-99)【关键词】钛合金;镀铬;工艺;控制【作者】郭初阳;郭喜军;王永红;刘聪【作者单位】驻西飞公司军事代表室，陕西西安710089;驻西飞公司军事代表室，陕西西安 710089;驻西飞公司军事代表室，陕西西安 710089;驻西飞公司军事代表室，陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】TG178飞机起落架是飞机在地面停放、滑行和起降滑跑时，用于支持飞机质量并吸收撞击能量的装置。
研究报告及专论 2008年2月
粘接 AdhesioninChina 硅橡胶与钛合金粘接工艺研究涂春潮,米志安,王文志,苏正涛,王景鹤(北京航空材料研究院,北京100095)
收稿日期:2007-10-16作者简介:涂春潮(1978-),男,硕士,工程师,从事阻尼减震降噪材料的研究。
摘要:对硅橡胶与钛合金粘接的方法及工艺进行了研究。探讨了钛合金表面处理、胶粘剂种类、硫化条件、金属件预处理工艺等因素对粘接性能的影响,并给出了最佳粘接硫化工艺。关键词:粘接工艺;钛合金;硅橡胶中图分类号:TG494 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2008)02-0033-03
1 前言钛合金具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优点,是一种广泛应用于航空航天工业的重要结构材料。硅橡胶具有耐高低温、耐紫外线、耐辐射、耐气候等优异性能,在航空、航天、电子电气等众多领域中得到了广泛应用。将钛合金与硅橡胶这2种不同性质的材料粘接在一起制成具有不同构型和特性的复合件,在航空航天、舰船等特殊场合具有广泛的应用前景,如固体火箭发动机的柔性接头、水下潜艇、扫雷艇的密封部件等[1]。但由于钛合金的表面活性低,硅橡胶很难与其直接粘接在一起。在橡胶与金属的粘接过程中,由于橡胶的流动性、变形性等因素的影响,其粘接机理非常复杂,目前公认的机理是扩散、渗透、共交联理论[2]。金属与橡胶的粘接一般采用热硫化粘接的方法,该方法先对金属进行表面处理,然后涂刷胶粘剂,利用成型模具把混炼胶与金属制备成橡胶-金属复合构件,加热加压硫化,实现粘接。其好处是在热硫化的过程中,在胶粘剂与金属、胶粘剂与橡胶之间以及胶粘剂、橡胶内部发生一系列物理化学反应形成牢固的连接体。本文以硅橡胶与Ti80粘接为例,对钛合金表面的处理方法,胶粘剂的种类以及硫化工艺,预处理工艺等因素对粘接性能的影响进行研究。2 实验部分2.1 原材料苯基硅橡胶,国外进口;PRIMER24T,日本进口;胶粘剂VTPS,哈尔滨化工研究所;胶粘剂XY-601S,北京航空材料研究院;钛合金Ti80,北京航空材料研究院;丙酮(分析纯),市售。2.2 仪器与设备XLL-50拉力试验机,广州试验机厂;YJ-500平板硫化试验机。2.3 试验方法金属表面处理一般分为机械物理方法和化学方法2大类[3]。由于钛合金耐酸、碱溶液的腐蚀,酸、
碱液对钛合金表面的处理效果较差。因此本文采用先用溶剂擦除钛合金表面的油脂,再用喷砂的方法进行粗化处理,最后用丙酮溶液清洗干净,晾干后待用。将处理过的钛合金涂刷胶粘剂,在保证不缺胶的情况下,胶层尽量薄。将涂刷好胶粘剂的金属件装入成型模具中,按照GB/T12830—91《硫化橡胶与金属粘合剪切强度测定方法》标准,采用注压成型的方法,在平板硫化机上对硅橡胶与钛合金进行高温成型。按照GB/T12830—91规定的方法进行粘接强度测试。
3 结果与讨论3.1 喷砂粒径对粘接强度的影响对钛合金进行喷砂处理时,分别用粗、细2种不同粒径的砂处理。比较2种粒径砂对粘接强度的影响,测试结果见表1。
33涂春潮,等:硅橡胶与钛合金粘接工艺研究第29卷第2期粘接 AdhesioninChinaTab.1 Effectofsandparticlesizeforblastingonbondingstrength表1 喷砂粒径对粘接强度的影响粒径粘接强度/MPa破坏形式粗砂2.3界面破坏细砂2.8界面与内聚混合破坏 注:胶粘剂24T;硫化条件:压力10MPa、温度170℃、时间15min。
从表1可以看出,采用细砂进行喷砂表面处理的试样粘接强度较高,可达2.8MPa,而采用粗砂进行喷砂表面处理的试样粘接强度较低。这可能是由于用细砂进行喷砂表面处理更有利于增加钛合金表面积,进而增加了粘接面积,提高了粘接性能。所以采用细砂对钛合金进行喷砂表面处理更适宜。3.2 胶粘剂的选择分别用胶粘剂24T、VTPS和自制胶粘剂XY-601S3种胶粘剂进行粘接试验,对XY-601S和VTPS胶粘剂进行了室温30min的干燥处理,对24T胶粘剂进行了30min的湿热处理,湿热处理条件为:湿度50%,温度:150℃。按国标GB/T12830—91测试粘接强度,测试结果见表2。
Tab.2 Effectofadhesivetypeonbondingstrength表2 不同胶粘剂对粘接强度的影响胶粘剂种类粘接强度/MPa破坏形式XY-601S2.1界面破坏VTPS2.3界面破坏24T2.8混合破坏 注:采用细砂对钛合金表面进行喷砂处理;硫化工艺:压力10MPa、温度170℃、时间15min。
从表2可以看到,胶粘剂24T粘接强度最高,破坏形式为混合破坏;VTPS次之,XY-601S最低。分析认为,经过湿热处理的24T胶粘剂会水解出部分羟基基团,而-OH基团更有利于提高胶粘剂和钛合金之间的粘接强度。另外,胶粘剂24T本身含有乙烯基,在粘接过程中乙烯基和硅橡胶可能产生共硫化反应,从而提高了硅橡胶和钛合金之间的粘接强度。3.3 硫化工艺对粘接性能的影响热硫化型胶粘剂与橡胶的粘接需要加温加压硫化,才能获得粘接强度和内聚强度,而硫化条件是关键因素。当硅橡胶的硫化温度在170℃左右,压力为10～15MPa,硫化时间10～30min,其粘接强度变化不大,因此,硫化条件确定为:温度170℃,压力10MPa,硫化时间15min。3.4 预处理工艺对粘接性能的影响在成型硫化之前,对涂刷好胶粘剂的钛合金金属件进行预处理与否对粘接性能有一定的影响。湿热处理的条件为:相对湿度50%,温度:150℃。预处理后再硫化成型的标准试板粘接试样性能测试结果见表3。Tab.3 Effectofpretreatingprocessonbondingstrength 表3 预处理工艺对粘接强度的影响预处理工艺粘接强度/MPa破坏形式室温干燥10min2.0界面破坏室温干燥30min2.1混合破坏室温干燥50min2.4混合破坏室温干燥60min2.4混合破坏湿热处理10min2.2界面破坏湿热处理30min2.8混合破坏湿热处理60min2.8混合破坏 注:钛合金经过细砂喷砂处理;硫化工艺:压力10MPa、温度170℃、时间:15min。从表3可以看到,随着室温干燥时间的增加,硅橡胶和钛合金之间的粘接强度逐渐增大。室温干燥处理少于30min时硅橡胶和钛合金之间的粘接强度不高,而且破坏方式为胶粘剂和钛合金之间的界面破坏,这可能是因为胶粘剂中的溶剂未能完全挥发。当干燥时间大于30min时,粘接强度稳定在2.4MPa,破坏方式为混合破坏。表3显示出,通过湿热处理可以明显提高硅橡胶和钛合金之间的粘接强度,处理30min时粘接强度即可以达到2.8MPa。粘接强度提高的原因除了3.2节中所述之外,还可能因为高温有利于胶中的溶剂挥发。4 结论1)硅橡胶与钛合金粘接时,用细砂进行喷砂粗化处理是一种较好的方法。该方法能够除去钛合金表面的氧化层,还能够增加钛合金的比表面积,对提高硅橡胶与钛合金的粘接性能具有重要作用。2)通过对3种胶粘剂进行粘接性能测试,证明胶粘剂24T的粘接效果最好,适合于粘接硅橡胶和钛合金。34研究报告及专论 2008年2月
粘接 AdhesioninChina 3)硅橡胶与钛合金Ti80粘接的最佳硫化条件为:温度170℃,压力10MPa,硫化时间15min。4)在粘接前对试片进行预处理有利于粘接性能的提高,最佳处理工艺为:相对湿度50%;温度150℃;时间30min。
参考文献
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BondingofsiliconerubberandtitaniumalloyTi80TUChun-chao,MiZhi-an,WANGWen-zhi,SUZheng-tao,WANGJing-he(BeijingInstituteofAeronauticalMaterial,Beijing100095,China)Abstract:TheprocesstobondsiliconerubberandtitaniumalloyTi80wasdeveloped.Theinfluencingfactorssuchassurfacetreat-mentprocessofTi80,adhesives,vulcanizationcondition,pretreatingconditionofmetalworkpiecewereinvestigatedandtheoptimumbondingprocesswasobtained.Keywords:bondingprocess;titaniumaloy;siliconerubber.
纳米防霉无甲醛固体胶问世由福建泉州斯达纳米科技发展有限公司研发的纳米防霉无甲醛固体胶投放市场。该产品加入纳米复合材料代替甲醛,改变了传统固体胶的配方,防止霉变;采用水性环保型乳液,取代含有毒物质的传统粘接树脂;采用多种树脂复合替代聚乙烯醇缩甲醛增加黏性。
巴斯夫推出胺类环氧固化剂巴斯夫(BASF)在2007年上海“第10届中国国际胶粘剂及密封剂展览会”上,展示了BaxxodurTM品牌适用于环氧树脂的品种齐全的胺类固化剂,包括聚醚胺、脂肪胺、脂环胺等系列产品。目前巴斯夫正从事开发环氧树脂的新型固化剂,以满足环氧树脂行业客户不断增长的需求。
环氧涂料胶粘剂可用于“涉水产品”制造2007年9月20日,中国卫生部印发《涉及饮用水卫生安全产品分类目录》在“防护材料”章节中唯“环氧树脂涂料”有详细内容,可见重要性绝非一般。规定了所用基料包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂及其改性树脂;所用固化剂包括脂肪族多胺类(二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺及其改性胺)、芳香胺类(间苯二甲胺、对苯二甲胺、4,4′-二氨基二苯甲烷及其改性胺)双氰胺、低分子聚酰胺;所用增塑剂包括环氧大豆油、己二酸二异丁酯、癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异辛酯;所用颜/填料包括硅酸铝、硫酸钡、膨润土、高岭土、硅藻土、碳酸钙、氧化铁、炭黑、二氧化硅、钛白粉、滑石粉。
国内最大硅橡胶生产基地2007年11月底,位于南京浦口的高尔特硅橡胶制品南京公司扩产项目竣工,年产能新增3万t,使硅橡胶产量提升到6.5万t,南京成为国内最大的硅橡胶生产基地。并且计划在未来5年内将年产量提高到15万t,争做世界第一。硅橡胶具有耐高低温、耐老化、防潮、抗震、电绝缘、透气、防霉等优异性能,获得了广泛应用。可用作胶粘剂和密封剂的重要原料,并可用于胶粘剂的改性。
