脉冲磁场对TC4钛合金表面硬度及微观组织的影响

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.06.007

金属热处理 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (6): 41-46.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2023.06.007

脉冲磁场对TC4钛合金表面硬度及微观组织的影响

陈梦浩¹, 王哲峰², 韩劲¹, 贺瑞军¹, 张旺峰¹, 郭嘉琪², 孔令利¹, 倪志铭¹

1.中国航发北京航空材料研究院, 北京 100095;
2. 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁沈阳 110136

收稿日期:2022-12-04 修回日期:2023-04-24 发布日期:2023-08-11
通讯作者: 韩劲,高级工程师,硕士,E-mail:13661118442@139.com
作者简介:陈梦浩(1995—),男,助理工程师,硕士,主要研究方向为金属功能材料制备及磁场技术应用等,E-mail:17888803240@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划(2018YFE0119500)

Effect of pulsed magnetic field on surface hardness and microstructure of TC4 titanium alloy

Chen Menghao¹, Wang Zhefeng², Han Jin¹, He Ruijun¹, Zhang Wangfeng¹, Guo Jiaqi², Kong Lingli¹, Ni Zhiming¹

1. AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China;
2. Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence of Aeronautical Digital Manufacturing Process, Shenyang Aerospace University, Shenyang Liaoning 110136, China

Received:2022-12-04 Revised:2023-04-24 Published:2023-08-11

摘要/Abstract

摘要： 为强化TC4钛合金的表面硬度, 采用脉冲磁场及铜片驱动的方法, 对TC4钛合金板材进行了不同电压和冲击次数的试验, 并利用显微硬度计、光学显微镜、有限元模拟对试验结果进行分析。结果表明, 脉冲磁场冲击能明显提升TC4钛合金板的表面硬度, 处理后硬度最高值为376.9 HV0.1, 提升率达10.9%, 并促进了β相细小均匀分布;另外在一定范围内, 高能、多次冲击均是提升TC4钛合金板材表面硬度的有效途径。

关键词: 脉冲磁场处理, TC4钛合金, 合金表面强化, 表面硬度, 微观组织

Abstract: In order to improve the surface hardness of TC4 titanium alloy, the pulsed magnetic field and copper sheet driving were adopted to test the TC4 titanium alloy sheet with different voltages and impact times, then the test results were analyzed by using Vickers hardness tester, optical microscope and finite element simulation. The results show that the pulsed magnetic field impact can significantly improve the surface hardness of the TC4 titanium alloy sheet, the maximum hardness value after the treatment is 376.9 HV0.1, and rises 10.9%. In addition, the β phase becomes finer and uniformly distributed. Furthermore, within a certain range, higher energy and multiple impacts are the effective ways to improve the surface hardness of the TC4 titanium alloy sheet.

Key words: pulsed magnetic field processing, TC4 titanium alloy, alloy surface strengthening, surface hardness, microstructure

中图分类号:

TG146.2

陈梦浩, 王哲峰, 韩劲, 贺瑞军, 张旺峰, 郭嘉琪, 孔令利, 倪志铭. 脉冲磁场对TC4钛合金表面硬度及微观组织的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 41-46.

Chen Menghao, Wang Zhefeng, Han Jin, He Ruijun, Zhang Wangfeng, Guo Jiaqi, Kong Lingli, Ni Zhiming. Effect of pulsed magnetic field on surface hardness and microstructure of TC4 titanium alloy[J]. Heat Treatment of Metals, 2023, 48(6): 41-46.

参考文献

[1]任伟, 陈家庆. 浅析海洋石油工业中钛合金的焊接方法[J]. 北京石油化工学院学报, 2006, 14(1): 33-37.
Ren Wei, Chen Jiaqing. Discussion on the joining processes and procedures for titanium alloy in offshore oil industry[J]. Journal of Beijing Institute of Petro-chemical Technology, 2006, 14(1): 33-37.
[2]黄栋, 杨绍利, 马兰, 等. 生物医用钛合金表面改性综述[J]. 四川冶金, 2018, 40(1): 31-38.
Huang Dong, Yang Shaoli, Ma Lan, et al. Review of surface modification of biomedical titanium alloys[J]. Sichuan Metallurgy, 2018, 40(1): 31-38.
[3]李蒙, 凤伟中, 关蕾, 等. 航空航天紧固件用钛合金材料综述[J]. 有色金属材料与工程, 2018, 39(4): 49-53.
Li Meng, Feng Weizhong, Guan Lei, et al. Summary of titanium alloy for fastener in aerospace[J]. Nonferrous Metal Materials and Engineering, 2018, 39(4): 49-53.
[4]郝芳, 辛社伟, 毛友川, 等. 钛合金在装甲领域的应用综述[J]. 材料导报, 2020, 34(S1): 293-296, 327.
Hao Fang, Xin Shewei, Mao Youchuan, et al. Review on application of titanium alloy in armor[J]. Materials Reports, 2020, 34(S1): 293-296, 327.
[5]赵丹丹. 钛合金在航空领域的发展与应用[J]. 铸造, 2014, 63(11): 1114-1117.
Zhao Dandan. Development and application of titanium alloy in the aviation[J]. Foundry, 2014, 63(11): 1114-1117.
[6]孙中豪, 邢淑清, 贺帅, 等. 脉冲磁场对TC4合金时效过程中析出相的影响[J]. 稀有金属材料与工程, 2022, 51(1): 273-279.
Sun Zhonghao, Xing Shuqing, He Shuai, et al. Effect of pulsed magnetic field on precipitated phase in aging process of TC4 alloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2022, 51(1): 273-279.
[7]Li Guirong, Wang fangfang, Wang Hongming, et al. Influence of high pulsed magnetic field on tensile properties of TC4 alloy[J]. Chinese Physics B, 2017, 26(4): 293-300.
[8]商鹏, 李景曼, 张艺海, 等. 钛合金表面激光熔覆CoCrMo强化涂层路径选择与质量分析[J]. 金属热处理, 2021, 46(5): 207-212.
Shang Peng, Li Jingman, Zhang Yihai, et al. Path selection and quality analysis of laser clad CoCrMo strengthened coating on titanium alloy surface[J]. Heat Treatment of Metals, 2021, 46(5): 207-212.
[9]师亚洲, 逯广平, 高翌, 等. 脉冲磁场处理对7075铝合金性能及组织的影响[J]. 金属热处理, 2021, 46(9): 159-164.
Shi Yazhou, Lu Guangping, Gao Yi, et al. Effect of pulsed magnetic field treatment on properties and microstructure of 7075 aluminum alloy[J]. Heat Treatment of Metals, 2021, 46(9): 159-164.
[10]王岩. 脉冲磁场处理对20Cr2Ni4A钢组织结构和力学性能的影响机理研究[D]. 北京: 中国地质大学, 2021.
[11]韦辽. 脉冲磁场对YG8硬质合金组织及性能的影响[J]. 稀有金属与硬质合金, 2021, 49(3): 87-93.
Wei Liao. Effect of pulsed magnetic field on microstructure and performance of YG8 cemented carbide[J]. Rare Metals and Cemented Carbides, 2021, 49(3): 87-93.
[12]王琳, 刘剑, 杨屹, 等. 电磁处理对TC11合金组织性能的影响[J]. 中国有色金属学报, 2018, 28(5): 931-937.
Wang Lin, Liu Jian, Yang Yi, et al. Effects of electromagnetic treatment on microstructures and properties of TC11 titanium alloy[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2018, 28(5): 931-937.
[13]骆雨萌, 刘金旭, 李树奎, 等. 热轧TC4钛合金力学性能各向异性及影响因素分析[J]. 稀有金属材料与工程, 2014, 43(11): 2692-2696.
Luo Yumeng, Liu Jinxu, Li Shukui, et al. Anisotropy of mechanical properties and influencing factors of hot rolling TC4 titanium alloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2014, 43(11): 2692-2696.
[14]王耀勉, 卫娟茹, 张聪惠, 等. 高能喷丸对Ti-6Al-4V钛合金渗碳层耐磨性的影响[J]. 稀有金属, 2020, 44(5): 449-454.
Wang Yaomian, Wei Juanru, Zhang Conghui, et al. Effect of high energy shot peening on wear resistance of carburized layer of Ti-6Al-4V alloy[J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2020, 44(5): 449-454.
[15]高玉魁. 喷丸强化对TC4钛合金组织结构的影响[J]. 稀有金属材料与工程, 2010, 39(9): 1536-1539.

脉冲磁场对TC4钛合金表面硬度及微观组织的影响

Effect of pulsed magnetic field on surface hardness and microstructure of TC4 titanium alloy

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	袁志钟, 王梦飞, 段旭斌, 杨海峰, 李表敏, 罗锐, 赵小强, 程晓农. 热处理对42CrMo钢截齿微观组织与力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 1-8.
[2]	许忠智, 韩顺, 耿如明, 雷斯敏, 厉勇, 王春旭. 回火温度对A330M超高强度钢组织性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 46-51.
[3]	王旭明, 何文武, 魏海东, 常鑫. 热处理工艺对17-4PH不锈钢组织和力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 85-88.
[4]	郭丰佳, 麻芳, 肖富来, 迟蕊, 王经涛, 孙宁. 固溶处理对Al-Zn-Cu-Mg-Zr-Ce合金组织性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 121-125.
[5]	孙虹烨, 齐跃, 余传魁, 刘彤, 任诗章, 马轲, 马叙. 固溶、时效温度对TC4钛合金螺栓显微组织与剪切强度的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 126-129.
[6]	唐奇, 潘钱付, 吴裕, 蒋文龙, 刘三正, 黄兰兰. 12Cr-F/M钢的固溶工艺及热变形行为[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 162-166.
[7]	徐海峰, 李海, 李凤敏, 付胜敏, 明科宇, 郁言. 新型槽帮钢的连续冷却转变曲线及微观组织[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 191-196.
[8]	史耀君, 周华杉, 孙华, 夏少华. 油压减振器活塞杆表面激光熔覆不锈钢的组织与性能[J]. 金属热处理, 2023, 48(6): 202-205.
[9]	孟亚森, 潘丽芳, 张红旭, 刘鹏, 任志峰, 刘光明. 新型700 MPa级高强锚杆钢的微观组织及强化机制[J]. 金属热处理, 2023, 48(5): 41-48.
[10]	刘阳, 吴晓蓝, 饶茂, 毛雪晶, 高坤元, 魏午, 熊湘沅, 黄晖. Er、Zr微合金化对Al-Zn-Mg合金组织及性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(4): 18-22.
[11]	王子波, 江畅, 陆恒昌, 满廷慧, 左锦中, 董瀚. SWRCH35K钢连续冷却转变曲线的测定与分析[J]. 金属热处理, 2023, 48(4): 23-27.
[12]	杨苗, 林茂, 孙福德, 刘钧, 陈哲, 王浩伟. 固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(4): 53-59.
[13]	徐海峰, 李海, 李凤敏, 付胜敏, 明科宇, 郁言. 合金元素及热处理对新型槽帮钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2023, 48(4): 148-154.
[14]	刘馨宇, 谢本昌, 王业双, 张迪, 岑耀东, 陈林. 基于Jmatpro和Deform的钛合金试件热处理模拟[J]. 金属热处理, 2023, 48(4): 253-256.
[15]	赵宇, 魏午, 黄晖, 刘贞山, 任思蒙, 董阳, 王玉刚, 石薇. 6070铝合金的均匀化热处理[J]. 金属热处理, 2023, 48(3): 51-56.