CN102644075A - 一种tc4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺 - Google Patents
一种tc4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102644075A CN102644075A CN2012101521562A CN201210152156A CN102644075A CN 102644075 A CN102644075 A CN 102644075A CN 2012101521562 A CN2012101521562 A CN 2012101521562A CN 201210152156 A CN201210152156 A CN 201210152156A CN 102644075 A CN102644075 A CN 102644075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strengthening
- titanium alloy
- electrospark
- powder
- quality
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
TC4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺，它涉及一种利用电火花表面强化技术获得优良表面质量的TC4钛合金的工艺方法，即改变电火花表面强化过程中的实验参数，进而获得具有优良表面质量的强化层。它解决了现有技术中电火花表面强化TC4钛合金后强化层表面裂纹较严重的问题。本发明涉及改善电火花表面强化后强化层质量的方法按一下步骤实施：采用混粉准干式电火花表面强化方法对TC4钛合金表面进行强化，工作介质中混入的固体粉末材料分别为碳粉，粒度为2.6μm，浓度为5ml/l。混粉准干式电火花实验参数分别为：脉冲电流ie＝2.9A、8.2A、14A、20.8A，脉冲间隔toff＝150μs，脉冲宽度ton＝150μs，电源极间放电电压为120V，加工深度h＝0.1mm，工具电极为石墨。强化时，工件接电源正极，工具电极接电源负极。本发明具有增强层与基体结合较好、强化层表面质量优良等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种TC4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺，获得具有优良表面质量强化层的TC4钛合金。
背景技术
钛及钛合金具有密度小、比强度高、工作温度宽和腐蚀抗力强等优点逐渐成为一种优异的航空航天结构材料，但因其存在硬度低、耐磨损性能差等缺点限制了应用范围的进一步扩展。如何提高钛合金表面的硬度和耐磨性一直是钛合金研究与应用所关注的焦点，国内外学者对此进行了大量的研究工作。电火花表面强化是电火花微细加工领域重要的延伸和拓展，通过电极与工件之间的瞬态放电，利用放电能量使电极材料向基体扩散、迁移，以实现基体局部表面熔化和合金化，获得表面硬质薄层化合物，以增强合金表面硬度。但裂纹是大面积表面强化技术中最棘手的问题，因此，对于混粉准干式电火花表面强化技术而言仍然存在此类问题。科研工作者们对裂纹形成的规律以及防止裂纹长生的措施进行了近百年的研究，其经验和成果在生产实践中得到了应用。然而，直到目前，人们对裂纹的认识仍不是很全面，生产实践中的裂纹问题仍然没有得到很好的解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中电火花表面强化TC4钛合金过程中强化层表面存在裂纹的问题，提供一种能有效的改善电火花表面强化TC4钛合金强化层裂纹的方法。
本发明改善TC4钛合金表面质量的电火花强化工艺按以下步骤实施：一、制备混粉准干式电火花表面强化需要的TC4钛合金材料。实验采用的是退火态的TC4钛合金。二、用10％NaOH水溶液将TC4钛合金表面清洗干净，用卡具将其固定于电火花成型机床的工作台上，在去离子水中混入固体粉末材料碳粉，粒度为2.6μm，浓度为5ml/l，利用搅拌器将其搅拌均匀，利用雾状发生器产生混粉准干式工作介质。电火花实验参数为：脉冲电流ie＝2.9A、8.2A、14A、20.8A，脉冲间隔toff＝150μs，脉冲宽度ton＝150μs，电源极间放电电压为120V，加工深度h＝0.1mm，工具电极为石墨。强化时，工件接电源正极，工具电极接电源负极。
本发明改善TC4钛合金表面质量的电火花强化工艺原理为：单个脉冲放电所释放的能量为
WM＝(25-30)iete(1)
式中ie-脉冲电流幅值(A)；
te-电流脉宽(μs)
脉冲电流大，则单个脉冲放电能量高，受高温熔融的材料量多，材料凝固时温度场梯度小，因而产生的裂纹少。
本发明工艺简单，易于操作。采用本发明方法处理后的TC4钛合金表面裂纹明显减少，最大显微硬度值为693HV～1200HV，与未经过处理的原始TC4钛合金相比提高了131％～300％。
具体实施方式
具体实施方式一：一、制备混粉准干式电火花表面强化需要的TC4钛合金材料。实验采用的是退火态的TC4钛合金。用10％NaOH水溶液将其表面清洗干净，用卡具将其固定于电火花成型机床的工作台上。二、去离子水中混入固体粉末材料碳粉，粒度为2.6μm，浓度为5ml/l，利用搅拌器将其搅拌均匀。三、混粉准干式工作介质的产生。采用雾状发生器将混入固体强化材料的工作液体和气体混合均匀，得到混粉准干式介质，作为电火花表面强化的工作介质。四、表面强化。气液固三相准干式介质经专用喷嘴输入工具电极和工件之间的间隙，固体粉末强化材料粘附在工件表面，电极放电产生的高温使工件基体材料与粉末强化材料熔融并发生原位自生反应，生成增强相，进而强化合金表面。电火花实验参数选择为：脉冲电流ie＝2.9A，脉冲间隔toff＝150μs，脉冲宽度ton＝150μs，电源极间放电电压为120V，加工深度h＝0.1mm，工具电极为石墨。强化时，工件接电源正极，工具电极接电源负极。
本实施方式制得的TC4钛合金表面强化层上分布一定数量裂纹，如图1所示。表面硬度测试其值为693HV。比未经表面强化的原始TC4钛合金表面硬度的300HV提高393HV，涨幅为131％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤四中采用的实验方案为脉冲电流ie＝8.2A。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式制得的TC4钛合金表面强化层裂纹数量较具体实施方式一相比有所减少，如图2所示。表面硬度测试其值为901HV。比未经表面强化的原始TC4钛合金表面硬度的300HV提高601HV，涨幅为200％。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤四中采用的实验方案为脉冲电流ie＝14A。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式制得的TC4钛合金表面强化层裂纹数量较具体实施方式二相比又有所减少，如图3所示。表面硬度测试其值为1051HV。比未经表面强化的原始TC4钛合金表面硬度的300HV提高751HV，涨幅为250％。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是步骤四中采用的实验方案为脉冲电流ie＝20.8A。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式制得的TC4钛合金表面强化层裂纹数量较具体实施方式一相比大幅降低，如图4所示。表面硬度测试其值为1200HV。比未经表面强化的原始TC4钛合金表面硬度的300HV提高900HV，涨幅为300％。
Claims (5)
1.一种TC4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)去离子水中混入固体粉末材料：在去离子水中加入固体粉末材料碳粉，粒度为2.6μm，浓度为5ml/l，利用搅拌器将其搅拌均匀。
(2)雾状介质的产生：采用专用介质发生器将混入固体粉末材料碳粉的工作液体和气体混合均匀，得到混粉准干式介质，作为电火花表面强化的工作介质。
(3)表面强化过程：气液固三相准干式介质经专用喷嘴输入工具电极和工件之间的间隙，固体粉末强化材料粘附在工件表面，电极放电产生的高温使基体材料、电极材料、固体粉末材料熔融并发生原位自生反应生成强化相。
采用本发明方法处理后的TC4钛合金获得了具有一定表面质量的强化层，显微硬度为693HV～1200HV，较原始TC4钛合金相比提高了131％～300％。
2.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面高硬度的电火花强化工艺，其特征在于混粉准干式电火花表面强化试验参数为脉冲电流ie＝2.9A。
3.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面高硬度的电火花强化工艺，其特征在于混粉准干式电火花表面强化试验参数为脉冲电流ie＝8.2A。
4.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面高硬度的电火花强化工艺，其特征在于混粉准干式电火花表面强化试验参数为脉冲电流ie＝14A。
5.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金表面高硬度的电火花强化工艺，其特征在于混粉准干式电火花表面强化试验参数为脉冲电流ie＝20.8A。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101521562A CN102644075A (zh) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | 一种tc4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101521562A CN102644075A (zh) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | 一种tc4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102644075A true CN102644075A (zh) | 2012-08-22 |
Family
ID=46657147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012101521562A Pending CN102644075A (zh) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | 一种tc4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102644075A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106245023A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-12-21 | 广东工业大学 | 一种含铁铝金属间化合物表面改性层的制备方法 |
| CN107043934A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-08-15 | 天津职业技术师范大学 | H13钢的电火花强化层制备技术 |
| CN108677189A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-10-19 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种电火花沉积-重熔碾轧一体化增材修复与再制造方法 |
| CN110592579A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-20 | 天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心) | 一种tc4钛合金表面电火花复合强化工艺 |
-
2012
- 2012-05-17 CN CN2012101521562A patent/CN102644075A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106245023A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-12-21 | 广东工业大学 | 一种含铁铝金属间化合物表面改性层的制备方法 |
| CN106245023B (zh) * | 2016-08-10 | 2018-07-27 | 广东工业大学 | 一种含铁铝金属间化合物表面改性层的制备方法 |
| CN107043934A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-08-15 | 天津职业技术师范大学 | H13钢的电火花强化层制备技术 |
| CN108677189A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-10-19 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种电火花沉积-重熔碾轧一体化增材修复与再制造方法 |
| CN110592579A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-20 | 天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心) | 一种tc4钛合金表面电火花复合强化工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kolli et al. | Effect of boron carbide powder mixed into dielectric fluid on electrical discharge machining of titanium alloy | |
| TWI418664B (zh) | 閥金屬電漿電解氧化表面處理方法 | |
| Chakraborty et al. | The phenomenon of surface modification by electro-discharge coating process: a review | |
| CN1426496A (zh) | 在金属表面获得陶瓷涂层的氧化电解方法 | |
| CN105239134B (zh) | 一种提高镁合金阳极氧化膜层耐蚀性能的方法 | |
| Daneshmand et al. | Experimental investigations into electro discharge machining of NiTi shape memory alloys using rotational tool | |
| CN102644075A (zh) | 一种tc4钛合金表面质量优良的电火花表面强化制备工艺 | |
| Ndaliman et al. | Surface modification of titanium alloy through electrical discharge machining (EDM) | |
| Han et al. | Mechanism study of the combined process of electrical discharge machining ablation and electrochemical machining in aerosol dielectric | |
| Izman et al. | Effects of adding multiwalled carbon nanotube into dielectric when EDMing titanium alloy | |
| CN112276097A (zh) | 一种3d打印钛合金复杂零部件的表面抛光方法 | |
| Kumar et al. | Investigation of powder mixed EDM process parameters for machining Inconel alloy using response surface methodology | |
| CN102703845A (zh) | 一种tc4钛合金表面高硬度的电火花强化工艺 | |
| Kumar et al. | Realizing potential of graphite powder in enhancing machining rate in AEDM of nickel based super alloy 718 | |
| Hackert-Oschätzchen et al. | Surface characterization of particle reinforced aluminum-matrix composites finished by pulsed electrochemical machining | |
| CN102154536A (zh) | 硬质合金刀具表面强流脉冲电子束处理方法 | |
| CN110076407A (zh) | 一种超声调制变电压高效电解复合加工方法 | |
| CN103266343A (zh) | 金属材料的表面糙化方法 | |
| CN110777413B (zh) | 一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法 | |
| CN101195926B (zh) | 铝合金表面获得TiAl/Al2O3复合材料陶瓷膜层的方法 | |
| CN105256264A (zh) | 一种锆合金包壳材料表面纳米结构的制备方法 | |
| Yadav et al. | A concise review on improvement of tribological properties by electrical discharge coating process | |
| Kumar et al. | Study the effect of black layer on electrode wear ratio in powder mixed electric discharge machining of titanium alloys | |
| Zhidong et al. | Basic study of combustion-material removal process by multi-function electrode | |
| CN109504996B (zh) | 一种用于钢铁表面dlc复合氧化膜制备的阴极微弧氧化溶液和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120822 |