工业纯钛

摘要： 研究了工业纯钛在硫酸溶液中的腐蚀行为及表面形貌演变,利用扫描电镜、粗糙度仪、能谱分析仪和X射线衍射分析仪对蚀刻前后的表面形貌、粗糙度、成分及物相组成进行分析,利用电子背散射衍射仪及透射电镜对纯钛基体的织构和显微组织进行表征。结果表明,工业纯钛的表面酸蚀处理可看作微电池腐蚀过程,具体分为3个阶段:钛氧化膜去除、钛基体溶解以及钛表层形成氢化钛吸气层。钛晶粒的取向差异导致蚀刻后钛表面形成具有取向性的多孔形貌,钛基体内析出的纳米粒子使蚀刻后的钛表面形成丰富的多孔结构。

摘要： 为了研究循环载荷频次与力学行为之间的关系,通过试验对比了单轴拉伸与不同循环载荷次数下退火态TA2的力学性能。结果表明:在循环载荷20次范围内,TA2/M断后伸长率会随循环载荷次数的增多而增大;随着载荷的不断循环,材料晶粒位错密度逐渐增加、几何必要位错得到不断积累,使得TA2/M塑性变形阶段的拉伸应力出现缓慢上升;同时,由于塑性变形阶段加工硬化率的急剧下降,在颈缩阶段背应力和有效应力均呈现下降趋势。

摘要： 冷轧纯钛的典型织构类型是以{1123}为主要织构组分的棱锥织构。棱锥织构属于非对称织构,会使得纯钛板材呈现明显的力学性能各向异性。对纯钛板材进行多道次冷轧变形和再结晶退火处理,然后分别用X射线衍射仪(XRD)测试织构极密度及取向变化。结果表明:纯钛冷轧后主要存在的织构类型为(1213)、(0112)和(0111)棱锥织构。经580°C/2 h退火,遗传了冷轧后主要的棱锥织构类型,其中(0112)和(0111)织构的极密度随压下率变化较退火前明显减小,而基面织构虽然强度高但组分少,加剧了纯钛板材的各向异性。

摘要： 工业纯钛(TA1)表面塑性剪切抗力较低且氧化膜保护作用有限,在滑动摩擦时会产生严重的磨损行为.经高温氧化处理的TA1圆盘试样通过高温摩擦磨损试验机以及扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,研究实验温度、氧化膜及富氧α层对TA1摩擦磨损行为的影响规律.结果表明,由于磨屑的润滑作用,在相同的载荷和磨损时间下,有氧化层TA1的摩擦因数范围在0.07～0.3,无氧化层TA1摩擦因数范围在0.55～0.9之间.摩擦磨损实验温度越高,有氧化层的TA1摩擦处的犁沟形貌分布越多、越深.对于无氧化层TA1试样,随温度升高和对磨时间的延长,裂纹更易扩展形成剥层磨损.TA1材料的主要磨损方式为剥层磨损、黏着磨损以及氧化磨损,无氧化膜及富氧α层的TA1材料黏着磨损更为严重.表面硬度和磨损机制不同造成高温下摩擦磨损性能的差异.

摘要： 采用脉冲渗氧的方法在不同温度、时间下对工业纯钛进行渗氧处理,以改善其在应用过程中的耐磨损性能.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别对试样表层的特征峰强度、形貌特征、压痕硬度、表面摩擦因数及磨痕截面积进行测试.结果表明:经脉冲渗氧处理在工业纯钛试样表面形成氧化层和氧扩渗层;与连续渗氧试样和原始试样相比,700°C脉冲渗氧6 h试样的表面硬度最大,为15.39 GPa,约为同等参数下连续渗氧试样的1.7倍和原始试样的7.3倍;800°C脉冲渗氧4.5 h试样的摩擦因数和磨痕截面积最小,分别为0.24和317.44μm2..试样的黏着磨损被明显削弱,耐磨损性能得到提高.

摘要： 为了提高工业纯钛的表面加工质量,需要优化研磨工艺.采用单因素实验法探索磨粒形状对工业纯钛研磨效果的影响规律;利用正交实验法定量地对工业纯钛的研磨加工工艺参数进行优化.结果 表明,采用不规则形状磨粒进行研磨的材料去除速率可达60.45 nm/min,高于球形磨粒的23.70 nm/min,而两者的工件表面粗糙度基本相同;研磨压力对材料去除速率的影响最为显著;采用最优的工艺参数可得到的材料去除速率和表面粗糙度分别为81.90 nm/min和Ra 0.099 μm.研究结果可为工业纯钛研磨时磨粒形状的选择以及工艺参数的制定提供依据.

摘要： 随着经济的发展和人口老龄化的加剧,医用金属材料在创伤外科、整形手术和口腔医疗中的需求量越来越大.其中钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性能和良好的生物相容性,因此被广泛应用.钛合金中含有对人体有害的合金元素,会使人体出现病症,因此不含合金元素的工业纯钛在生物医学材料领域越来越受到重视.近几十年来,国内外学者应用等径通道挤压(ECAP)技术成功制备出超细晶工业纯钛.但是ECAP技术制备超细晶材料存在细化和强化极限,而且ECAP道次数较多,工序复杂,生产效率低,对工件的尺寸和形状要求很高,因此限制了超细晶工业纯钛的应用.为了使工业纯钛的强度满足使用要求,并且开发出易于实际运用的加工技术,将ECAP与传统塑性加工相结合(复合变形技术)的研究和应用越来越多.工业纯钛先经多道次ECAP变形细化晶粒,再经传统塑性加工提高位错密度,其强度可增加到1000 MPa左右,并且保持良好的塑性.后变形使ECAP变形后的等轴晶粒被拉长,且分布不均匀,材料的力学性能表现出强烈的各向异性.复合变形可以运用较少道次的ECAP,缩短了加工周期.此外,通过后变形可以将材料加工成所需的成品形状,更易于生产和应用.复合变形后的超细晶工业纯钛进行低温退火可以提高材料的塑性,得到更优的综合力学性能.本文综述了复合变形制备超细晶工业纯钛的研究进展,分别对不同复合变形后工业纯钛的显微组织、力学性能、热稳定性和织构演变进行了介绍.对复合变形制备超细晶工业纯钛过程中存在的问题和今后的研究方向进行了总结和展望,以期为开发高效率易加工的复合变形技术提供参考.

摘要： 室温下运用动态等径角挤压(D-ECAP)技术实现了工业纯钛(CP-Ti)在L型模具内的高应变率剪切变形,结合电子背散射衍射(EBSD)技术研究了CP-Ti动态剧烈塑性变形过程中的孪生行为。结果表明,D-ECAP变形在CP-Ti中激发了大量的一次{1122}和{1012}孪晶,同时生成了少量的一次{1121}、{1011}、{1123}和{1124}孪晶。在单个晶粒内部,一次{1122}压缩孪晶和一次{1012}拉伸孪晶分别存在四种和两种孪晶变体,以一次{1122}压缩孪晶和一次{1012}拉伸孪晶为基体可进一步激发二次{1122}-{1121}、{1122}-{1012}和{1012}-{1122}孪晶以及三次{1122}-{1012}-{1122}和{1012}-{1122}-{1012}孪晶,其中二次{1122}-{1012}和{1012}-{1122}孪晶均存在两种孪晶变体。

摘要： 钛及钛合金具有比强度高、加工性好、抗冲击震动、耐海水腐蚀及海洋大气腐蚀等优点,使其成为一种优良的船用金属结构材料.但在具有侵蚀性的高浓度氯离子和氟离子的工况下,钛及钛合金易加速腐蚀.此外,高腐蚀电位的钛及钛合金与其他低腐蚀电位金属(如铜、铁)接触时会发生电偶腐蚀,易使其他金属腐蚀失效.目前,可采用多种表面处理方法来提高钛及钛合金的表面耐腐蚀性能以拓展其适用范围.但目前关于钛及钛合金的表面改性研究主要集中在单一表面处理方法对腐蚀性能的影响,鲜见关于复合表面处理后钛及钛合金的耐腐蚀性能研究.采用表面机械研磨处理(SMAT)、磁控溅射以及热氧化处理在工业纯钛(TA2)表面制备了Ru/Ti薄膜,并研究了其在模拟海水中的腐蚀性能.借助X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、电化学工作站等仪器对薄膜的物相组成、微观形貌及耐腐蚀性能进行了研究.结果表明,工业纯钛表面获得的Ru/Ti薄膜均匀致密,无明显缺陷,Ru/Ti薄膜中的Ti为α-Ti、fcc-Ti双相结构;与未处理样品相比,具有Ti-Ru薄膜的工业纯钛在模拟海水中的耐蚀性能显著提高.

摘要： 工业纯钛是一种极为优良的耐腐蚀材料,在石油化工设备上得到广泛应用,由于钛的活泼性和对加热敏感性,因此钛设备的制造,焊接是关键工艺,特别是大型衬钛设备的制造,焊接工作量很大,如何确保质量是生产钛设备的主要问题.本文结合衬钛设备的结构,主要对工业纯钛手工钨极氩弧焊的保护效果,焊接规范参数的选择进行了试验分析,初步掌握了工业纯钛的焊接工艺,并对焊缝的气孔、焊缝金相组织和焊缝污染程度对质量的影响进行了讨论.

摘要： TA2工业纯钛硬度较低、耐磨性差,限制了其应用范围.本文研究了负压条件下,不同氮氩混合比对TA2工业纯钛组织与性能的影响.结果表明:渗氮层主要由α-Ti、TiN0.3和TiN相组成.有效硬化层深度约为30～50μm,氮氩比在1∶5和1∶1时渗层硬度较高且梯度平缓.腐蚀电位随氮分压的增大先提升后降低,腐蚀速率则先降低后增大.当氮氩比为1∶1时,TA2氮化层具有最优的综合性能.

摘要： 采用金相法(OM)、电子背散射衍射(EBSD),XRD宏观织构等测试方法,研究了不同轧制工艺条件对工业纯钛冷轧织构的演变和R值的影响.结果表明:形变孪晶达到饱和条件下形成的(0002)基面织构在后续冷轧或退火过程中会逐渐消失;随冷轧变形量的增减,晶胞c轴与板面法向的夹角逐渐增大直至不变;经退火处理后,晶胞c轴与板面法向的夹角会变小.相比于一次轧制工艺,二次轧制的冷轧成品TA1的横、纵向R值得到有效改善,分别达到4.20和2.45;二次轧制条件下,锥面织构取向强度成倍降低及晶胞c轴与板面法向夹角更小,是冷轧成品TA1的R值得到改善的主要原因.

摘要： 为研究工业纯钛TA2经离子渗氮技术处理后的真空摩擦磨损性能,利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后材料的微观组织结构、表面形貌及表面粗糙度、相组成和硬度进行表征。采用真空摩擦磨损实验机完成对TA2渗氮前后的摩擦磨损性能测试后,使用白光三维形貌仪、扫面电镜及其附带能谱仪分析磨痕的表面形貌及磨痕表面的元素组成。结果表明:离子渗氮后,TA2形成表面主要由TiN、Ti2N和α-Ti(N)等硬质相组成的,厚度约为80μm的渗氮层且表面硬度由140HV提升至1260HV;离子渗氮处理使TA2在真空环境中的摩擦系数和磨损体积显著降低,从而有效减摩抗磨,然而在大气条件下,渗氮层的形成导致材料的摩擦系数和耐磨性均显著提高;此外,离子渗氮后材料的磨损机制也发生显著改变。与在大气条件下,渗氮后样品的磨损机制由原始样品的磨料磨损、塑性形变及轻微粘着磨损共同作用转化为严重粘着磨损不同,在真空环境中,原始样品表面主要发生了粘着磨损、塑性形变同时伴有轻微的磨料磨损而渗氮后材料磨损机制则为磨料磨损。

摘要： 对工业纯钛Gr2的准静态(1×10-3 s-1)和动态(3×103 s-1和6×103 s-1)力学性能曲线进行测量,并通过等温变形曲线计算材料压缩变形时的应变硬化模量.结果表明:塑性应变低于0.2时,动态变形过程的应变硬化模量明显高于准静态变形过程的.通过孪生分数统计和变形组织观察发现,应变速率提高对应变硬化的强化效应源自于塑性变形初期(εp≤0.2)孪晶的大量形成,即孪生强化效应.然而,随着变形的持续进行,孪生强化效应会随着组织中二次孪晶的形成和位错切过孪晶界导致的晶界扭曲而逐渐减弱并消失.位错运动至孪晶界时,受到的阻力以及塞积和切过行为将是影响孪生强化效应的主要因素.

摘要： 当前压力容器中工业纯钛的使用率逐年升高，本文便开展针对石化行业大型压力容器用钛材的声发射特征研究，为制定钛及钛合金压力容器的声发射检测工艺和分级判据提供依据。基于工业纯钛TA2板状试样的静力拉伸试验,采用谐振窄带和宽带两种类型的声发射探头实时采集声发射信号,通过分析材料承载形变过程中的声发射信号特征,获得了声发射特征参数——能量、幅度、撞击数和峰值频率的分布规律,并进一步利用模拟声波信号测量了该材料中声发射信号传播的速度.材料的上述特征规律和波速基础数据,通过拉伸声发射试验，获取了工业纯钛TA2拉伸过程的声发射特征如下:声发射信号频率特征:TA2材料损伤对应的声发射信号峰值频率在90kHz--180kHz范围内进行声发射检测时采用中心频率为150kHz的谐振式探头可满足要求，声发射活度特征:由于材料塑性、韧性较好，组织均匀，声发射定位信号在整个试样中分布均匀撞击数变化率仅在屈服开始及其后的一段时间内大幅增大，其他时间则保持平稳。声波传播速度:进行AE实时监测时，小试样中声发射信号在该材料中传播的速度在4400m/sm/s，研究结论可为该种材质的承压设备声发射实时监测的损伤定位与损伤模式识别提供参考依据.

摘要： 利用材料万能试验机、扫描电子显微镜等仪器系统分析了粗晶工业纯钛在高、低温环境下的变形及损伤行为.结果表明:工业纯钛的压缩变形及损伤行为与温度密切相关.随着温度升高,压缩屈服强度、峰值应力以及流变应力逐渐减小.表面变形及损伤特征发生相应的变化,在200°C以下表现出反常的随温度升高塑形变形能力下降的现象.

摘要： 工业纯钛经过表面无氢渗碳可以显著提高其耐磨性能,但在具有微动磨损同时还具有腐蚀介质的条件下,钛合金不仅需要提高其耐磨性能,同时还需要提高其抗均匀腐蚀和抗缝隙腐蚀的能力.本文分析研究了经过渗碳的试样在HCl溶液和10％H2SO4溶液中的耐蚀特性.研究表明,经过无氢渗碳处理的纯钛试样在还原性酸中的耐蚀性能得到大幅提高.

摘要： 在开放环境下,使用氩气保护,对TA2工业纯钛瞬时液相扩散连接中界面特征和相变规律进行了研究.采用Cu-Ni-Sn-P系非晶合金箔作为中间层,设定不同的等温凝固温度,对接头的界面形貌进行了观察,测试了接头的剪切强度.研究表明:在一定压力和保温时间条件下,等温凝固温度对于界面形貌和性能有很大影响,低于850°C时,等温凝固进行不充分,有残留中间层.等温凝固温度高于850°C,残留中间层消失,接头结合性能随之提高.

摘要： 在基体TA2表面电火花沉积制备WC、CoCr/WC涂层以改变其表面性能.分别用扫描电镜(SEM)、三维形貌轮廓仪、X射线衍射仪(XRD)等考察了涂层的微观结构、表面三维形貌及粗糙度、沉积层物相、残余应力、显微硬度分布以及涂层的相对耐磨性.结果表明:CoCr/WC复合涂层表面形貌、截面形貌、涂层厚度均优于WC涂层;WC涂层表面主要由W2C、TiC和W等相组成,CoCr/WC涂层表面主要由W2C、Co3W3C和W等相组成;经电火花沉积后表面存在残余拉应力或残余压应力;CoCr/WC复合涂层的表面粗糙度和显微硬度均优于WC涂层,基体表面的耐磨性显著提高,基体表面性能已经发生改变.

摘要： 本发明属于锂电池材料领域，具体涉及以工业偏钛酸制备高纯纳米钛酸锂的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种以工业偏钛酸制备高纯纳米钛酸锂的方法，包括以下步骤：A、混合工业偏钛酸、双氧水和氨水，0～5°C反应得到混合液；B、升温混合液，向混合液中滴加锂源和加入分散剂，升温至60～80°C并保温；C、保温结束后，分离、洗涤、干燥、煅烧固体，得到高纯纳米钛酸锂。本发明方法能够以工业偏钛酸为原料制备得到高纯纳米钛酸锂。

摘要： 本发明涉及一种二氧化钛的制备方法，具体涉及一种工业硫酸钛液水解制备高纯二氧化钛的方法，属于化工技术领域。工业硫酸钛液水解制备高纯二氧化钛的方法包括：将硫酸钛液冷冻析出硫酸亚铁结晶、过滤，得滤液A；取1体积滤液A和0.20～1.00体积水分别预热至90～98°C；再在搅拌条件下将滤液A加到水中，再加热维持微沸状态20～40min，停止加热和搅拌熟化20～40min；再加热保持微沸状态120～240min，冷却至60～70°C，趁热过滤，将过滤得到的固体洗涤干净，得纯化的偏钛酸；将纯化的偏钛酸以10～15°C/min的升温速率升至750～850°C，并保温100～150min，冷却得高纯二氧化钛。本发明直接由工业原料硫酸钛制备得到高纯二氧化钛纯度≥99.9％以上，工艺简单，成本低廉。

摘要： 本发明提供了一种利用工业钛渣制备高纯钛的方法，属于资源再利用领域。本发明具有以下优势：1)以工业钛渣为原料，解决了目前工业钛渣无法利用，造成钛资源浪费，严重污染环境的问题。2)熔盐电解精炼，得到精炼钛，主要除去杂质硅、铁、锰等元素。3)电子束熔炼进一步除杂，得到高纯钛，纯度达到99.99～99.999％。4)制备流程短，成本低。

摘要： 本发明涉及工业偏钛酸水热制备高纯二氧化钛的方法，属于二氧化钛制备领域。工业偏钛酸水热制备高纯二氧化钛的方法，包括以下步骤：将工业偏钛酸加水分散，过滤，洗涤，直至洗液中无亚铁离子；再次加水分散，得到浆料，所述浆料的浓度以二氧化钛质量计为100‑300g/L；将浆料进行水热晶化，温度110‑180°C，时间24‑48h；结束后，冷却至60‑80°C，过滤，洗涤，直至洗液中无亚铁离子，得到偏钛酸滤饼；再煅烧，以10‑15°C/min的升温速率将温度从室温升至840‑900°C，保温60‑300min，然后冷却至室温，粉碎、研磨，得高纯二氧化钛。本发明工业偏钛酸制备二氧化钛的方法，纯度在99.8％以上。

摘要： 本发明属于材料科学技术领域。本发明提供了工业级偏钛酸一步法制备克级以上高纯相亚氧化钛纳米材料。在惰性氛围中将偏钛酸粉末和还原剂顺次进行第一步变温处理和第二步变温处理；工艺简单，工艺要求低，还原剂在反应过程中自动消除，无需后续的分离步骤，简化了工艺流程，提高了亚氧化钛的纯度，实现了克级以上亚氧化钛的制备。

摘要： 本发明提供了一种利用工业钛渣制备高纯钛的方法，属于资源再利用领域。本发明具有以下优势：1)以工业钛渣为原料，解决了目前工业钛渣无法利用，造成钛资源浪费，严重污染环境的问题。2)熔盐电解精炼，得到精炼钛，主要除去杂质硅、铁、锰等元素。3)电子束熔炼进一步除杂，得到高纯钛，纯度达到99.99～99.999％。4)制备流程短，成本低。

摘要： 本发明属于锂电池材料领域，具体涉及以工业偏钛酸制备高纯纳米钛酸锂的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种以工业偏钛酸制备高纯纳米钛酸锂的方法，包括以下步骤：A、混合工业偏钛酸、双氧水和氨水，0～5°C反应得到混合液；B、升温混合液，向混合液中滴加锂源和加入分散剂，升温至60～80°C并保温；C、保温结束后，分离、洗涤、干燥、煅烧固体，得到高纯纳米钛酸锂。本发明方法能够以工业偏钛酸为原料制备得到高纯纳米钛酸锂。

摘要： 本发明涉及一种二氧化钛的制备方法，具体涉及一种工业硫酸钛液水解制备高纯二氧化钛的方法，属于化工技术领域。工业硫酸钛液水解制备高纯二氧化钛的方法包括：将硫酸钛液冷冻析出硫酸亚铁结晶、过滤，得滤液A；取1体积滤液A和0.20～1.00体积水分别预热至90～98°C；再在搅拌条件下将滤液A加到水中，再加热维持微沸状态20～40min，停止加热和搅拌熟化20～40min；再加热保持微沸状态120～240min，冷却至60～70°C，趁热过滤，将过滤得到的固体洗涤干净，得纯化的偏钛酸；将纯化的偏钛酸以10～15°C/min的升温速率升至750～850°C，并保温100～150min，冷却得高纯二氧化钛。本发明直接由工业原料硫酸钛制备得到高纯二氧化钛纯度≥99.9％以上，工艺简单，成本低廉。

摘要： 本发明涉及工业偏钛酸水热制备高纯二氧化钛的方法，属于二氧化钛制备领域。工业偏钛酸水热制备高纯二氧化钛的方法，包括以下步骤：将工业偏钛酸加水分散，过滤，洗涤，直至洗液中无亚铁离子；再次加水分散，得到浆料，所述浆料的浓度以二氧化钛质量计为100‑300g/L；将浆料进行水热晶化，温度110‑180°C，时间24‑48h；结束后，冷却至60‑80°C，过滤，洗涤，直至洗液中无亚铁离子，得到偏钛酸滤饼；再煅烧，以10‑15°C/min的升温速率将温度从室温升至840‑900°C，保温60‑300min，然后冷却至室温，粉碎、研磨，得高纯二氧化钛。本发明工业偏钛酸制备二氧化钛的方法，纯度在99.8％以上。

摘要： 一种利用工业废钛制备低氧高纯钛粉的方法，属于有色金属领域。工艺步骤如下：A、预处理：对工业废钛进行预处理，去除表面各类污染；B、熔铸成型：在惰性气氛保护下，将工业废钛熔化并搅拌静置一段时间后，浇铸制备成钛阳极板；C、熔盐电解：以钛阳极板为阳极，金属镍或金属钛或碳钢为阴极，在含低价钛离子的熔盐中进行恒电流或脉冲恒电流电解；D、电解产物处理及包装：电解结束后，取出阴极产物，经酸洗、水洗、真空干燥后，于手套箱中充氩包装，即可获得低氧高纯钛粉。本发明通过调节低价钛离子浓度、阴极电流密度、电解时间，再配合真空干燥并在手套箱中进行包装，可得低氧高纯钛粉，具有工艺流程短、操作简便、能耗和成本低廉、废钛回收利用率高等特点。