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北科大路新教授团队:处理粉末冶金钛制件高氧脆化难题

时间:2024-09-18 来源:液氮
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  钛及钛合金粉末冶金制备技能在新式合金成分规划、安排均匀调控、近终形制备及产品稳定性等方面具有十分显着优势。但是,高活性钛粉极易受空隙氧元素污染,导致其粉末冶金制件力学功能严峻恶化。钛合金(如Ti6Al4V)一般对氧的临界忍受含量为0.33 wt.%,一旦超出其塑性大幅度地跌落。因而,怎么样才干处理高氧钛粉的氧脆化问题是完成其在高功能粉末冶金钛制件使用的要害。

  该作业首要提醒了高氧钛粉中氧杂质元素的存在方式,一部分氧以空隙固溶方式存在基体中,另一部分氧以接连氧化膜方式存在粉末外表,TEM和XPS成果证明粉末外表存在一层由TiO2、Ti2O3和TiO组成的接连氧化膜,厚度约为9.3 nm,且该氧化膜在700~800 ℃开端向钛基体中很多溶解。为了尽最大或许防止空隙氧固溶对钛制件力学功能的恶化,提出在粉末外表氧化膜溶解前完成吸附固氧,探明晰氧吸附剂CaC2与钛粉表层氧化膜的反响相变机制。氧吸附剂CaC2与氧化膜的反响温度为617~676 ℃,按捺空隙氧固溶的一起在钛基体中原位生成纳米CaTiO3和微米TiC颗粒,有用细化了安排晶粒。氧吸附剂对钛基体的“固氧净化”效果大幅度的进步其室温塑性,一起衍生的多级多规范陶瓷相颗粒发生的细晶强化、Orowan强化、承载强化等有用提升了钛制件的力学强度。因而添加了0.4 wt.%CaC2的钛制件在4000ppm高氧含量条件下,其室温延伸率仍高达29.3%,抗拉强度也到达621 MPa,远优于ASTM-B381铸造钛合金规范中平等氧含量的钛制件力学功能指标(15%和550 MPa)。本研讨揭秘了高氧条件下高强塑粉末冶金钛制件的功能改进机制,关于推动钛合金范畴低成本化使用进程具有极端严重意义。

  图4 Ti-0.4CaC2合金晶界处和含钙氧化物颗粒方位的APT剖析:(a)Ti, Ca, O和C原子分布图; (b,c)晶界和氧化物颗粒元素线扫图;(d) Ca、O原子三维重构图。

  路新,北京科技大学教授,博导,全国五一女性标兵,国家严重人才工程方案当选者,国家优异青年基金获得者,全国黄大年式教师团队核心成员。兼任《粉末冶金技能》期刊副主编、我国资料研讨学会青年作业委员会常务理事。以榜首完成人获我国有色金属工业科技创造一等奖等职业科技奖6项。先后掌管国家级、省部级及产学研项目80余项,宣布论文150余篇,拟定规范4项,出书专著2部,申获国家专利60余项,10项产业化转让。个人获北京市优异德育作业者、北京市教书育人前锋、我国冶金青年科技奖、出色工程师青年奖、全国有色金属优异青年科技奖、首都女教授“科技之星”等多项荣誉。

  潘宇,北京科技大学特聘副教授,硕导,国家博新方案当选者。掌管国家自然科学基金、我国博士后立异人才支撑方案、博士后科学基金面上项目、北京科技大学人才引入项目等;以一作/通讯于Acta Mater.,Corros. Sci.,J. Mater. Sci. Technol.等国内外高水平期刊宣布SCI论文26篇,申获国家创造专利40余项,美国/欧洲专利2项,已授权26项;出书专著2部,编制规范1项。获教育部技能创造二等奖、我国创造协会“创造立异”一等奖、我国有色金属学会优异博士论文、北京科技大学“校长奖章”等多项荣誉。

  课题组热忱欢迎有志于粉末冶金钛资料研讨的广阔优异青年教师、博士后、硕博士参加!


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