维普资讯 http://www.cqvip.com 难变色钛板的开发 钛的变色机理及建材用 近年，在沿海地区钛板作为屋顶和墙壁材料 得到应用。但长期暴露，钛板表面会变为暗金色， 这是由于钛表面的氧化层增厚（数十纳米以上）， 钛层的缘故。 ４材质因素对变色的影响 由以上试验可知，大气环境下促进钛变色的 环境因素是酸雨，为此可通过在ｐＨ值为３和ｐＨ 在光的干涉作用引起的。它不会影响钛作为外装 材料的耐蚀性能，但会损害其外观美感。 研究了海盐粒子、、紫外线照射以及酸雨对工 业纯钛的色差（△Ｅ）影响。同时探讨了研磨处理和 真空退火处理对工业纯钛板的变色性能的影响及 钛的变色机理。 １海盐粒子的影响 工业纯钛板在乙醇中经超声清洗后，进行如 下循环试验（简称ＣＣＴ试验）：人造海水喷雾（４ ｈ， ３０８ Ｋ）－＋干燥（２ ｈ，３３３ Ｋ）－＋湿润（相对湿度 ９５％以上，２ ｈ，３２３ Ｋ）。结果表明，经最长６０ 次循环后，其试验前后的△Ｅ在２以下，即其变 化在用肉眼不能识别的范围。本试验６０次循环 的条件是相当于在海滨地区暴露数年的加速试验 条件。试验发现，海盐粒子对大气环境下钛变色 的影响极小，这一结果与外装用钛板的变色不仅 发生在海滨地区，而且也发生在内陆地区的实际 情况一致。 ２紫外线照射的影响 在玻璃密封容器中放人３０Ⅱｄ人造海水，溶液 中浸入２５ ｍｍｘ５０ ｍｍ￣０．４ ｍｍ钛试片，其板面朝 上，在３６５ ｎｍ的紫外线照射状态下在恒温槽中 保持恒温３３３ Ｋ。对比试验为不进行紫外线照射 的浸在人造海水中的钛片。经４２天后测定试验 前后的色差，表明其变化极小，而且与紫外线照 射无关。 ３酸雨的影响 钛试板浸在ｐＨ值从３～７变化的３３３ Ｋ的硫酸 溶液中２周，测定其试验前后钛板表面的色差。 结果表明，当ｐＨ值在约４．５以下时，色差大大 地增加，钛表面变为暗金色。这是由于酸雨作用 下钛中溶出钛离子，钛离子水解，最后形成氧化 值为４的酸溶液中浸渍的加速试验方法来研究 材质因素对变色的影响。分别用纯钛板及表面用 ６００＃砂纸研磨的纯钛板２试片浸在３３３ Ｋ的ｐＨ 值为４的硫酸溶液中，发现经研磨的试片具有奇 妙的耐变色性。然后对研磨的试样再度真空退火 处理，进行同样的变色试验，结果表明其耐色性 又进一步得到提高。用ｘ射线衍射对各试片进行 分析，结果显示，试样的衍射峰中除金属钛峰外， 还观察到了ＴｉＣ的峰，其强度随试样耐变色性的 提高而降低。进一步用ｘ射线光电子光谱分析表 明，ＴｉＣ仅在钛的表面层（微米以内范围）形成。 由此推断，钛的变色与表面层ＴｉＣ的形成有密切 的关系，随着ＴｉＣ析出量的增加，钛的变色越容 易。在３３３ Ｋ下测定了ｐＨ值为３的硫酸溶液中纯 钛板和ＴｉＣ的阳极极化曲线。此条件下纯钛的自然 电位约为１００ ｍＶ，在此电位附近，ＴｉＣ的溶解速 度要比纯钛高１个以上数量级。对钛表面ＴｉＣ析出 的状态用ＴＥＭ观察，表明ＴｉＣ呈数十纳米大小的 块状析出。 综合上述试验，钛的变色机理可以认为是在 酸雨作用下，钛表面存在的ＴｉＣ溶解，溶出的钛 离子在钛表面遇水分解，析出多孑Ｌ质的ＴｉＯ 或 ＴｉＯ２＂ｎＨ２０，最后形成数十纳米厚的氧化钛层，在 光干涉下呈色。 ５难变色钛建材的开发 用于建材的钛，要求有良好的耐蚀性以及加 工性能，因此采用氧和铁含量低的１类纯钛，制 造方法大致分为２种，一种是冷轧后进行真空退 火，简称ＶＡ材，另一种是冷轧后退火，再用硝酸 和氢氟酸的混酸进行酸洗，简称ＡＰ材。 为使建材用钛难以变色，对ＶＡ材可通过控制 维普资讯 http://www.cqvip.com 冷轧条件、冷轧后进行清洗处理以及在真空退火时 采取降低钛表面ＴｉＣ形成等措施来实现。 对ＡＰ材研究表明，在用混合酸酸洗时，降 低混合酸中硝酸的浓度可提高钛的耐变色性。 用上述２种方法制造的用于建材的钛板，经 在冲绳岛进行为期４年的暴露试验表明，它们均 有优良的耐变色性。 吴全兴摘译自（－７－夕、／》 短时双重热处理强化Ｔｉ一６ＡＩ一４Ｖ合金 Ｔｉ一６Ａ１—４Ｖ合金是典型的两相钛合金，由于它 不仅质量轻、耐腐蚀性能好，而且具有优异的强 度和塑性匹配性能，因而得到了广泛应用。 这种合金可以通过调整显微组织来获得更高 的强度，因此不少学者在试图通过热处理改变显 微组织以达到改变其机械性能方面开展了许多研 究工作。固溶后淬火＋时效是一种很普遍的热处理 制度，其通过８相转变成马氏体相，然后马氏体 相分解成细小的 和８相来提高强度。但是在这 些热处理制度中，都存在处理时间较长的问题。 已有研究表明，Ｔｉ一６Ａｌ－４ｖ合金在９００ ｏＣ以上 ６０ ｓ固溶后淬火能提高强度。日本学者Ｔａｔｓｕｒ０ Ｍｏｒｉｔｅ等做了更为深入的研究，通过９７０￣Ｃ／６０ ｓ固 溶后淬火＋５００￣Ｃ／４０ ｓ时效的双重短时热处理来研 究Ｔｉ一６Ａ１—４Ｖ合金的机械性能。结果发现，合金的 拉伸强度由１ １１０ ＭＰａ提高到１ ４５０ ＭＰａ，断面收 缩率却由３６％下降到１７％。考虑到若在低的温度 短期固溶处理，淬火后将保留较多数量未转变成 马氏体的残余８相，通过二次热处理控制残留的 Ｊ８相，这样就有可能使合金有一个硬马氏体相和 残余８相良好平衡的组织。因此，Ｔａｔｓｕｒｏ Ｍ０ｒｉｔｅ 等以热轧 １４ ｍｍ的Ｔｉ一６Ａ１—４Ｖ棒材为试验材料， 进行了在９３０℃／６０ ｓ固溶后淬火＋（４８０ ６８０）℃／ （４０ １６ ２００）ｓ时效的双重热处理试验，研究合金 的组织与性能。 Ｔｉ一６Ａｌ－４ｖ合金经过９３０℃／６０ ｓ固溶＋淬火处 理，硬度明显增大，这主要是由于形成了淬火马氏 体。随后分别经过４８０￣Ｃ／４０ ｓ、５３０￣Ｃ／４０ ｓ、５８０＇Ｅ／ ４０ ｓ时效后，硬度随着温度升高而继续增大，经 ５８０￣Ｃ／４０ ｓ时效处理后硬度值达到最大，而６８０℃／ ４０ ｓ时效处理后硬度降低。另外，合金的硬度在 较短时间内时效处理达到最大值后，随着时效时 间的延长而降低。通过比较合金热轧态、固溶态 和时效处理后的显微组织，发现合金硬态组织中 的细小８相经固溶处理后长大，时效处理后组织变 化不明显。通过测试合金 相和８相的硬度发现， 热处理对 相的硬度没有影响；合金热处理后硬度 的变化主要是由８相硬度变化引起的。 ｘ射线衍射发现，合金原始加工态具有明显的 相衍射峰，固溶处理后衍射峰消失，低温时效后 仍未出现衍射峰，６８０℃时效后出现衍射峰。Ｉｍａｍ 等人指出，由于马氏体相和 相的晶格相似，通 过ｘ射线衍射不能区分这２种相。采用电子衍射 观察到了４８０℃和５３０℃时效后的稳定残余８相。 短期固溶处理后，合金的抗拉强度和屈服强 度提高，断面收缩率也提高。时效后，合金的强 度继续增大，断面收缩率维持在高于硬态值水平 不变。９３０￣Ｃ／６０ ｓ固溶后淬火＋５８０￣Ｃ／４０ ｓ时效处 理合金的屈服强度和抗拉强度值最大，并且没有 明显的塑性降低。合金强度的提高是通过加工态 中８相转变为马氏体，马氏体分解成细小的 相 来实现的，但不能忽略残余８相对合金塑性提高 的贡献。合金加工态的应力一应变曲线呈直线，短 期固溶处理后出现强烈的硬化现象，并且随着时 效的进行，硬化严重。短期固溶处理后，应力一应 变行为与低的屈强比都与应变诱导残余８相的马 氏体转变有关。 实验表明：Ｔｉ一６Ａ１—４Ｖ合金通过高温短期固溶 淬火＋短时时效处理，既可提高强度，又可使塑性 保持在高于加工态的水平。这主要是通过热处理 来控制残余８相来实现。 周 伟摘译自｛Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ｝