不连续增强钛基复合材料的研究进展

不连续增强相能有效改善钛基体的力学性能，提高钛基体的耐磨性、高温强度和抗氧化性，拓宽了钛合金的应用领域。陶瓷增强相具有硬度高、耐磨性好、热稳定、成本低廉等优点，成为不连续增强钛基复合材料的首选增强相，其中使用最为广泛的是TiC颗粒和TiB纤维。纳米碳材料因具有高弹性模量以及高抗拉强度等优异性能，可有效改善复合材料的强度、塑性，被用来制备高比强度的钛基复合材料，近年来成为最具潜力增强体材料。本文从增强体材料的选择出发，归纳总结了近十年不连续增强钛基复合材料的研究进展，综述了不同增强体材料对钛基体组织与力学性能的影响以及强化机理，提出进一步的研究方向，为提高钛基复合材料的整体性能和扩大其应用范围提供一定的依据。     

粉末冶金颗粒增强钛基复合材料研究进展

颗粒增强钛基复合材料具有优异的力学性能，粉末冶金技术在制备颗粒增强钛基复合材料上有很大优势。本文从钛合金基材、颗粒增强相选择及制备工艺与性能等方面综述了粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的研究进展，指出提高密度、降低成本是粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的发展方向。     

原位网状结构增强（TiB+La2O3 ）/TA19复合材料组织与力学性能研究

采用球磨和放电等离子烧结（SPS）技术制备出增强相呈网状结构分布的（TiB+La2O3）/TA19复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、 X射线衍射仪（XRD）等手段对复合粉末和复合材料的微观组织、物相结构和断口特性进行表征分析，通过万能试验机测试了复合材料的室温和高温力学性能。结果表明： LaB6颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度。随着增强体含量的增加，复合材料的组织由魏氏组织向等网篮状组织转变；烧结后晶粒得到细化，力学性能得到提高。随着增强体含量的提高，复合材料的室温抗拉强度不断提高，延伸率下降。当LaB6的质量分数为0.2%时，复合材料的延伸率最好，为17.5%；当LaB6的质量分数为0.5%时，复合材料的抗拉强度最高，为1288 MPa，比基体合金提高了13.70%。强化机制主要为细晶强化和增强体的承载载荷的作用。在650 ℃时，复合材料的强度随着LaB6含量的提高而上升，当增强体质量分数为0.5%时，抗拉强度最高可达607 MPa，比TA19钛合金基体提高了10.31%。强化机制主要为增强体的载荷传递。本文研究了不同含量增强体的钛基复合材料在室温及高温下的力学性能，为钛基复合材料在高温性能上的应用提供了理论依据。     

颗粒增强钛基复合材料缓进深切磨削加工研究

正颗粒增强钛基复合材料(以下简称PTMCs)是以钛合金(Ti-6Al-4V)为基体、以TiC颗粒等为增强相的金属基复合材料。可以在极大改善钛合金基体材料比强度、比模量的同时,拥有良好的延展性与韧性,具有更好的高温性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性     

原位自生钛基复合材料的研究进展

原位自生钛基复合材料以其高比强度和高比模量引起了人们的广泛关注,尤其是如何提高其高温性能成为近年来钛基复合材料研究的热点.该文详细综述了原位自生钛基复合材料的各种制备方法、增强体与钛基体的选择、各种增强体的反应体系以及原位自生钛基复合材料的组织结构与力学性能,指出了原位自生钛基复合材料今后的发展方向.     

钛基复合材料耐磨性研究进展

钛合金因具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐低温、无磁等性能特点而被广泛应用.然而,与传统钢铁材料相比,钛合金存在弹性模量低、耐热性能不足、耐磨性差等局限,阻碍其在航空航天、兵器行业等领域的推广应用.与钛合金相比,钛基复合材料可将基体钛合金高强塑性与增强体高模量、高耐磨的优势相结合,具有比钛合金更高的弹性模量、耐磨性及高温性能,从而满足一些高承载、抗冲击、高耐磨和高温抗氧化等极端工况条件下的使用要求.从钛基复合材料发展历程出发,对钛基复合材料耐磨性研究进展加以概述,主要介绍了钛基复合材料耐磨性表征方法和摩擦磨损行为,对钛基复合材料良好耐磨性能、高耐磨钛基复合材料的设计及TMCs表面耐磨改性技术进行阐述,最后进行总结与展望.     

增材制造用钛合金粉末的制备现状

钛合金因其具有高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车以及增材制造等领域。球形钛合金粉末是增材制造的核心原料，对3D打印产品的质量起着关键作用。目前增材制造用钛合金粉末的主要制备方法包括电极感应熔炼气雾化法(EIGA)、等离子旋转电极雾化法（PREP）和氢化脱氢—等离子球化联合法（HDH-PS）等，介绍这些制备方法的原理及研究现状，探究钛合金球形粉末制备技术的影响因素，进而展望增材制造用钛合金粉末技术未来的发展方向。     

高温钛合金的研究现状及其发展

介绍高温钛合金发展历程和目前的应用领域,对比国内外高温钛合金研究的现状,以及合金化元素对高温钛合金的影响。目前600℃高温钛合金主要有美国的Ti1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT18、BT36以及中国的Ti60、Ti600,通过分析主要国家高温钛合金的研究发展状况,工作温度突破600℃并能在高温下长期稳定工作,需要克服高温抗蠕变和高温抗氧化两个关键阻碍因素。指出了今后高温钛合金的重点研究方向是制备颗粒增强钛基复合材料,采用3D打印增材制造技术,加强TiAl基合金的研究。     

粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展

颗粒增强钛基复合材料因具有高强度、轻量化、耐蚀性和高温力学性能优良等特点被广泛应用于航空航天、汽车工业、医用工程领域。本文介绍了钛基复合材料在国内外的发展概况与研究成果,阐述了钛基复合材料基体组成、增强体形貌及物理性质、增强体引入方式、制备工艺及力学性能等方面,重点讨论了利用不同粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的工艺特点及材料特性,并对其进一步研究提出展望。     

高温钛合金和颗粒增强钛基复合材料的研究和发展

简要回顾了高温钛合金的研究和发展历程,指出现代高温钛合金进一步发展需要解决的主要难题.综述了颗粒增强钛基复合材料的研究现状,从基体的选择、增强相的选择和制备工艺等3个方面,较详细地阐述了颗粒增强钛基复合材料设计中的基本任务.最后对今后的发展趋势进行了展望.     

钛及钛合金人体植入材料研究进展

钛及其合金因其具有低密度、高比强度、低弹性模量、良好的生物相容性和耐蚀性等特点, 被认为是一种理想的人体植入金属材料, 广泛应用于骨关节替换、牙齿修复等方面, 且对其的需求量快速增长; 同时, 钛也存在骨整合率低、抗菌性差、耐磨性差等缺陷, 急需进一步研究和改进。本文介绍了钛及钛合金作为人体植入材料的优异特性, 概述了国内外关于新型β型钛合金、表面改性钛合金、多孔钛合金、钛-陶复合材料的研究进展, 总结了钛及钛合金材料存在的一些问题, 为新型钛及钛合金材料的设计研发, 钛及钛合金综合性能的优化, 钛及钛合金使用寿命的延长提供参考。     

气固反应原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料

以氢化脱氢钛粉为原料, 经冷等静压成型, 在一定温度下通过CH4和钛粉颗粒间的气固反应在钛粉表面原位生成均匀的TiC颗粒, 采用真空烧结技术制备得到氧含量(体积分数)低于0.2%的TiC颗粒增强钛基复合材料。研究表明, TiC颗粒体积分数比可通过气固反应温度和时间控制, 可获得较高体积分数(> 30%)的TiC颗粒增强钛基复合材料。TiC首先在钛粉颗粒表面形成, 烧结过程中, 钛粉颗粒明显阻碍TiC晶粒长大, 细化TiC晶粒; 同时, 过多的TiC颗粒也阻碍烧结过程中钛的自扩散, 降低烧结相对密度。钛粉压坯在700℃、CH4气氛下发生气固反应(30 min), 再经1300℃烧结后获得的相对密度为98.6%的烧结试样, 试样的综合力学性能较好, 抗拉强度为606 MPa, 延伸率达14.4%, 硬度为HV 442。值得注意的是, 较短时间的气固反应不能够保证压坯内外整体实现原位生成均匀TiC颗粒, 导致烧结试样内外组织的不均性。     

烧结温度对生物医用钛基复合材料性能的影响

以钛粉和羟基磷灰石(HA)为原料,采用粉末冶金法制备了生物医用钛基复合材料,研究了烧结温度(1 200、1 300、1 400℃)对其显微组织、物相变化、致密化及抗压强度的影响。结果表明:合适的烧结温度可以使复合材料具有优良的显微组织及力学性能。当烧结温度为1 200℃时,HA已经发生分解并反应,且材料组织疏松;随着烧结温度升高,试样变得致密且显微组织粗大,同时生成TiP及CaTi_4(PO_4)_6等脆性相,其抗压强度反而降低。     

陶瓷颗粒增强钛基复合材料的研究进展

陶瓷颗粒增强钛基复合材料具有高比强度、低密度、高弹性模量等特点,成为钛基复合材料发展领域新的研究热点。系统地介绍了陶瓷颗粒增强钛基复合材料的最新研究进展和发展趋势,重点论述了该类复合材料组分的选择与改善匹配性的措施,并简要介绍了几种常用的制备方法,包括金属粉末注射成形法(MIM)和原位合成法(In-Situ)及其与传统制备方法结合形成的新工艺。     

增材制造镍铝青铜合金的制备与腐蚀行为研究进展

镍铝青铜合金因具有较好的延展性、强度、断裂韧性及耐腐蚀性能而广泛应用于石油和天然气泵系统、航空和船舶工业应用等领域。传统铸造工艺制备的镍铝青铜具有复杂的物相组成,在严苛的服役环境中容易发生严重的腐蚀失效。近年来,增材制造技术在铜合金加工领域获得迅猛的发展,基于快速非平衡凝固特性,能够通过显微组织调控来提高铜合金的机械性能,同时有望提升其在严苛服役环境中的耐腐蚀性能。本文列举了不同增材制造技术制备的镍铝青铜合金,围绕其显微组织、力学性能以及腐蚀行为展开深入探讨,进一步对比分析了不同制备工艺参数以及热处理工艺与镍铝青铜显微组织的关联机制及其对腐蚀行为的影响规律。本文通过构建增材制造镍铝青铜制备工艺-显微组织特征-耐腐蚀性能之间的内禀关系,能够为高性能增材制造镍铝青铜的设计优化及应用提供理论基础和实践指导。     

Suppression of Segregation, Settling and Agglomeration in Mechanically Processed Composites Fabricated by a Semisolid Agitation Processes

The development of metal matrix composites is of great interest in industrial applications for lighter materials with high specific strength, stiffness and heat resistance. An attempt has been made in the present investigation to study and systematically record the effects of secondary mechanical processing with different reductions on the porosity, microstructure and mechanical properties of high strength and highly uniform Al matrix composites. In order to overcome some of the drawbacks associated with the conventional stir casting techniques, semisolid agitation processes was employed. It is observed that the fabrication of these composites via compocasting technique plus reduction (90 %) during cold rolling process lead to reasonably uniform distribution of particles in the matrix and minimum clustering or agglomeration of the reinforcing phase. The as-cast composite exhibited higher porosity content as compared with the composite in the rolled conditions.     

多元多尺度增强钛基复合材料复合设计与先进加工技术研究进展

多元多尺度钛基复合材料以其轻质、高强、耐热等优异的性能在航空航天等高新技术领域具有广阔的应用前景。从多元多尺度强化设计思路、先进加工技术、工程应用等方面综述了原位自生钛基复合材料的研究现状。指出了研究中的关键突破点与存在的问题,并提出了新的研究方向,进一步优化复合材料多元多尺度设计体系,挖掘材料内部结构设计,提高材料的综合性能;另一方面完善先进热加工技术与理论,改善钛基复合材料的加工性,推动轻质高强钛基复合材料在重大装备等领域的应用。