医用钛合金Ti13Nb13Zr低速冲击性能

在室温下进行落锤实验测量了Ti13Nb13Zr在低速冲击条件下的能量吸收与损伤情况。通过使用的不同形状的冲头与改变冲击能量,确定这两个因素对实验结果的影响。结果表明,冲头的几何形状对于冲头位移和损伤情况有很大的影响,圆柱形冲头的峰值载荷最大,圆锥形冲头的冲头位移最大,损伤面积最小也更为集中。当冲头为圆柱形冲头冲击能量为30 J时,材料未被破坏,测得73%的能量被材料吸收。     

氢促进铁磁性形状记忆合金Ni50 Mn30 Ga20的纳米压痕蠕变与压痕回复

采用纳米压痕法研究了氢对Ni50 Mn30 Ga20取向多晶室温纳米压痕蠕变和压痕塑性形变的影响.结果表明,Ni50 Mn30Ga20取向多晶在室温下能够发生纳米压痕蠕变.在试样室温真空充氢之后,引入的氢不仅能够促进纳米压痕蠕变,还可以使得马氏体相变的"伪弹性"存储的弹性能得以释放,发生逆转变,使部分塑性变形回复.     

基于纳米压痕法奔腾B70车身涂层力学性能的研究

对奔腾B70轿车车身涂层的各漆层:磷酸锌层、电泳层、中漆层和面漆层分别进行了纳米压入实验,以此来研究不同漆层的力学性能。实验结果表明:磷酸锌层的硬度和弹性模量最大,其组织的密实程度最高,具有良好的防腐性能;对于电泳层、中漆层和面漆层,其中面漆层的硬度最高,具有良好的抗压性能;电泳层和中漆层硬度差距不大但明显小于面漆层;而电泳层的弹性模量高于面漆层,面漆层高于中漆层,这也表征了在抗塑性变形能力上也是依次递减的;此外,在抗蠕变性能方面为磷酸锌层最好,其次为面漆层和中漆层,并且两者差距不大,而电泳层具有较好的蠕变变形能力。     

纳米压痕法测量纳米晶金属Cu薄膜力学性能的研究

采用纳米压痕法测量了不同厚度（180～1000nm）的纳米晶Cu膜的硬度和弹性模量.结果表明,Cu膜硬度与厚度的关系类似于Hall-Petch关系,而弹性模量与厚度无关,其值相比块体粗晶Cu下降了约20%,分析位移-载荷曲线发现晶粒尺寸越大的Cu膜其位移跳跃现象越明显.另外,对于不同厚度的Cu膜其临界剪切应力的范围约在3.02～4.07GPa之间,基本接近粗晶Cu的理论剪切强度,位错塞积依然是其塑性变形的主要机制.     

钛合金涂层力学性能纳米压痕测试研究

通过纳米压痕测试技术对三种采用化学镀方法制备的钛合金抗微动涂层基本力学性能进行了表征,讨论了峰值载荷等试验参数对模量和硬度测试结果的影响。结果表明:复合纳米颗粒后的耐磨涂层抗变形的能力最好,可作为抗微动涂层使用,峰值载荷对试样弹性模量和硬度测试结果影响明显,随峰值载荷增大测试结果逐渐减小,减小趋势呈非线性。     

纳米压痕双斜率法的修正

分析了双斜率法的误差来源,即采用纳米压痕载荷与位移曲线求解材料的弹性模量和硬度,引入2种不同的修正因子并给出修正的双斜率法表达式,利用二维等效圆锥模型和三维真实Berkovich模型模拟幂强化型材料的纳米压入过程并求解修正因子,利用修正的双斜率法计算标准材料熔融硅的硬度和修正因子.结果表明,所得结果与其有限元模拟结果相近,从而验证了修正的双斜率法的有效性,同时,推测其对压头尖端钝化并不敏感.     

医用Ti6Al7Nb合金氧化行为及其磨损性能

为提高生物医用Ti6Al7Nb合金表面的耐磨损性能,研究了在500~800℃空气中的热氧化行为以及其改善的磨损性能.研究结果表明:500~600℃氧化速率低,表面硬度较基体变化不大.在750℃以上,氧化速度增加,氧化动力学遵从抛物线规律,氧化物主要由TiO2和少量Al2O3组成.在800℃时,氧化物颗粒长大,氧化层疏松,极易剥落.综合考虑硬化层深度和氧化时间,得出最佳热氧化工艺参数为750℃氧化8 h.在此工艺下处理的钛合金表面硬度达到1 047 HV,耐磨性是原合金材料的280倍.分析了合金氧化后耐磨损性能的提高机制.     

纳米压痕测试装置机架柔度直接标定法的改进

为获取纳米压痕测试装置的机架柔度,分析了Doerner-Nix、Oliver-Pharr、Sun Yong、Van Vliet等几种机架柔度标定方法,并在Van Vliet方法的基础上,提出了一种直接标定纳米压痕测试装置机架柔度的改进方法.该方法在已有测试装置基础上只需用平头圆棒替换原有压头即可实现对测试装置机架柔度的标定,标定过程接近装置实际工作状态,保证了标定结果的可用性.利用此改进方法标定得到了自主研制的纳米压痕测试装置的机架柔度值为0.00794 mm/N,标定结果与通过Sun Yong方法得到的结果基本一致,说明了改进方法的可信性.提出的改进方法可方便、快速地对纳米压痕测试装置机架柔度进行标定,也可以扩展用于标定其他精密仪器装备的机架柔度.     

纳米压痕仪测量镧奶对牙釉质再矿化的实验研究

目的:研究镧奶对牙釉质的再矿化作用.方法:利用纳米压痕仪定点精确测量32颗牛切牙的牙釉质开窗唇面,选择恒载荷模式,加载到牙齿唇面上的最大载荷300μN,连续测量加载力和加载深度,得到载荷-深度曲线,并用Oliver-Pharr方法计算纳米硬度和弹性模量,每个样品进行30次压痕检测.结果:再矿化液处理的牙釉质表面,纳米硬度分别增高3.46%(P<0.05)、236.22%(P<0.01)、19.77%(P<0.05),弹性模量分别增高了8.62%(19<0.05)、170.68%(P<0.01)、12.90%(P<0.05).结论:精确测量了牙釉质的纳米硬度和弹性模量分布,表明镧奶对牙釉质再矿化有促进作用,含镧2mg/L的镧奶再矿化液的防龋作用最强.     

Ti13Nb13Zr合金机械研磨处理摩擦磨损性能研究

对Ti13Nb13Zr合金进行表面机械研磨处理,处理前后试样分别在NaCl溶液和Hank’s模拟体液中进行滑动摩擦实验,研究机械研磨处理对Ti13Nb13Zr合金摩擦磨损性能的影响。通过机械研磨前后的磨损量和摩擦系数对合金材料的摩擦磨损性能做出了评价,利用扫描电子显微镜对磨痕形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:与未研磨试样相比,机械研磨试样的磨损量明显降低;并且无论是在NaCl溶液还是Hank’s模拟体液的润滑下,机械研磨处理试样的摩擦系数普遍降低且随着研磨时间的增加而减小;未处理试样表现出典型的接触疲劳磨损和擦伤磨损,而机械研磨处理试样磨损机制主要是磨粒磨损和黏着磨损。     

纳米尺寸合金Ti—Ni,Zr—Ni结构与有机多烯分子的等瓣相似

纳米尺寸TiNi,ZrNi合金的理论研究表明,这些合金以Ti-Ni,Zr-Ni金属对为基元堆积而成。（TiNi)n,(ZrNi)n团簇结构与有机多烯分子等瓣相似,无论是链式结构或环式结构,都出现明显的强弱键交替的定域键,与一般合金团簇中离域键占主导作用相差甚远,这可能也是形状记忆功能的原因。     

应力对外延Pb(Zr,Ti)O3薄膜铁电性能的影响

应用朗道热力学理论研究了应力对Pb(Zr,Ti)O3陶瓷薄膜的相结构及介电特性的影响。结果表明:应力诱导结构相变,居里温度随应变(压应变或张应变)作用的增大而升高,有利于铁电相的稳定;讨论了极化-电场的滞回现象,剩余极化达50μC/cm2,计算结果与实验结果符合较好。     

Ti45A18Nb2Mn0．2B铸造合金高温形变行为

Ti45A18Nb2Mn0．2B铸造合金在900～1200℃温度范围，1～10^-3／s应变速率条件下进行压缩实验，研究其变形特点以及组织变化．结果发现，形变过程中合金的真应力一真应变曲线上存在一个应力峰值，随后流变应力随着应变量的增加逐渐下降并趋于稳态流变．降低温度和提高应变～速率都使合金的应力峰值增加．在实验温度范围内合金的应变速率敏感系数为0．10～0．24；在高温形变过程中发生动态再结晶，合金的组织得到明显细化．再结晶晶粒尺寸随温度的降低和应变速率的增加而减小，也就是随Zener-Hollomonc参数的增加而减小；升高形变温度和降低应变速率均促进再结晶过程．     

皮秒Nd:YAG激光对生物金属纯Ti和Ti–13Nb–13Zr合金的表面改性

The effects of picosecond Nd:YAG laser irradiation on chemical and morphological surface characteristics of the commercially pure titanium and Ti–13Nb–13Zr alloy in air and argon atmospheres were studied under different laser output energy values. During the interaction of laser irradiation with the investigated materials, a part of the energy was absorbed on the target surface, influencing surface modifications. Laser beam interaction with the target surface resulted in various morphological alterations, resulting in crater formation and the presence of microcracks and hydrodynamic structures. Moreover, different chemical changes were induced on the target materials’ surfaces, resulting in the titanium oxide formation in the irradiation-affected area and consequently increasing the irradiation energy absorption. Given the high energy absorption at the site of interaction, the dimensions of the surface damaged area increased. Consequently, surface roughness increased. The appearance of surface oxides also led to the increased material hardness in the surface-modified area. Observed chemical and morphological changes were pronounced after laser irradiation of the Ti–13Nb–13Zr alloy surface.     

热处理对TC4合金应力松弛行为的影响

通过应力松弛实验，研究了不同热处理状态对软合金应力松弛行为的影响。结果表明，退火状态的软合金较固熔时效态的试样应力难于松弛，但这种差异随温度的升高而减小。由实验得出的塑性应变速率与应力关系曲线均呈现两段直线，说明在应力松弛变形中存在槛应力，固熔时效态试样应力值要小于退火态。     

钛,锰,铌对Fe—25Cr合金在硫化环境中预氧化保护作用的影响

研究了中等含量的钛、锰或铌对Ｆｅ－２５Ｃｒ合金预氧化层在高温硫化环境中保护怀的影响，实验结果发现：所有合金在１０００℃、１０＾５ＰａＯ２中经不同时间预氧化后的硫化出现了增重缓慢的保护性硫化阶段，之后试样迅速增重，加ｗ（Ｔｉ）＝４％使合金形成了略厚的ＴｉＯ和ＴｉＣｒ２Ｏ４混合氧化层，使保护性阶段加长了约１倍，而加ｗ（Ｍｎ）＝９％的合金却形成了多孔的以ＭｎＯ和ＭｎＣｒ２Ｏ４尖晶石相为主的混合氧化层，保