石墨添加对原位合成钛基复合材料微观结构与力学性能 …

利用钛与Ｂ４Ｃ,石墨之间的自划算高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了等摩尔ＴｉＣ和增强的钛基复合材料,光学金相、ＥＰＭＡ、ＴＥ几Ｘ射线衍射的研究结果表明：存在两 不同形状的境强体,即短纤维状ＴｉＢ晶须和等轴、近似等轴状ＴｉＣ粒子。境强体与Ｔｉ基体界面洁净,没有明显的界面反应。由于境强体随载荷,基体合金晶粒细化以及高密度位错的存在,制备钛基复合材料的机械性能有了较大的提高。石墨的加入导致形成更     

Ti—15s／TiCp复合材料的拉伸断裂过程

用金相，ＳＥＭ和ＴＥＭ研究了ＰＴＭＰ技术制备的含１０％体积分数粒子的Ｔｉ－１５Ｓ／ＴｉＣ颗粒强化复合材料的显微组织，拉伸断口及拉断试样纵向显微组织特征，原始复合棒料是等轴晶组织，增强体ＴｉＣ粒子随机分布于基体中，增强体和基体界面连接良好，尺寸较大的ＴｉＣ粒子中有孔洞存在，有拉伸过程中，由于ＴｉＣ粒子是主要的承载体而首先断裂，粒子裂纹快速扩展到基体造成复合体快速断裂，尺寸较大的ＴｉＣ粒子中有原有孔洞     

原位合成TiC／Ti基复合材料增强体的生长机制

利用Ｔｉ与Ｃ之间的自蔓延高温合成反应,经非自耦电弧熔炼工艺制备了ＴｉＣ增强的Ｔｉ基复合材料。借助Ｘ射线衍射和光学金相显微镜分析了复合材料的物相和增强体的形态,结果表明,复合材料由ＴｉＣ增强体和基体Ｔｉ合金组成。     

原位合成TiB/Ti基复合材料增强体的生长机制

利用Ｔｉ与Ｂ之间的自蔓延高温合成反应,经非自耗电弧熔炼工艺制备了ＴｉＢ增强的钛基复合材料,借助Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）,扫描电镜和透射电镜分析了复合材料的物相和增强体的形态,结果表明：只存在ＴｉＢ增强体和α－Ｔｉ。原位合成增强体ＴｉＢ的形貌与其Ｂ２７晶体结构密切相关,ＴｉＢ增强体容易沿（０１０）方向生长而生成柱状短纤维,其柱面由（１００）,（１０１）和（１０１）组成。     

热压反应自生钛基复合材料高温拉伸断裂分析

将纯钛粉和碳化硼粉按一定比例混合均匀后,通过反应热压方法原位合成制备了增强体TiB晶须和TiC颗粒钛基复合材料,增强体体积分数为5%.利用同样方法制备了纯钛材料.热挤压后,利用X射线衍射仪分析研究了反应自生增强体组成,通过透射电镜和扫描电镜,研究了钛基复合材料的微观组织变化规律及钛基复合材料在室温和高温下拉伸断口形貌特征.研究结果表明,纯钛和B4C在1 200℃发生化学反应,原位合成产生2种不同形状的增强体,即短纤维状TiB晶须和等轴状的TiC颗粒.原位增强体与钛基体具有良好的界面结合,没有明显的界面反应.室温拉伸2种材料均呈脆性断裂.高温拉伸时,纯钛拉伸断口韧窝比较大,尺寸较深.复合材料韧窝尺寸较小.     

激光熔覆TiC_p/Ni合金涂层中界面结构及界面硬度与弹性模量分布

利用激光熔覆制备了两类ＴｉＣｐ／Ｎｉ合金涂层与自生ＴｉＣｐ涂层不同,在添加ＴｉＣｐ涂层中,ＴｉＣｐ与基体界面处观察到 ＴｉＣ外延生长及 ＣｒＢ．相利用纳米硬度仪研究了涂层中 ＴｉＣｐ与基体的界面硬度 Ｈ及弹性模量 Ｅ的分布添加 ＴｉＣｐ与基体相界面加载的曲线存在位移突进（ｐｏｐ－ｉｎ）现象;原位ＴｉＣｐ界面附近加载曲线不存在ｐｐｐ－ｉｎ现象．原位ＴｉＣｐ相界面附近 Ｈ及 Ｅ较高并呈现连续梯度分布特征,表明原位ＴｉＣｐ界面具有高的刚度与强韧性．     

TP-650钛基复合材料中的界面

研究了ＴＰ－６５０钛基复合材料中ＴｉＣ粒子与基体钛合金之间的反应界面。利用ＳＥＭ和ＴＥＭ观察了界面的形态，界面窄而干净，没有发现其它反应产物。用电子能量损失谱仪测量了反应界面内的Ｃ浓度变化，测出了界面层的宽度。Ｃ浓度曲线呈连续变化，没有突变点，可以认为反应界面层主要是ＴｉＣ粒子降解反应引起的Ｃ原子向基体内扩散的失碳层。界面层的宽度随热处理加热温度而变，加热温度越高，界面层越宽。     

TP-650钛基复合材料中的界面

研究了ＴＰ－６５０钛基复合材料中ＴｉＣ粒子与基体钛合金之间的反应界面。利用ＳＥＭ和ＴＥＭ观察了界面的形态，界面窄而干净，没有发现其它反应产物，用电子能量损失谱仪测量了反应界面的Ｃ浓度变化，测出了界面层的宽度。Ｃ浓度曲线呈连续变化，没有突变点，可以认为反应界面层主要是ＴｉＣ粒子降解反应引起的Ｃ原子向基体内扩散的失碳层，界面层的宽度随热处理加热温度而变，加热温度越高，界面层越宽。     

原位合成TiB和TiC增强钛基复合材料热力学

根据热力学理论编程计算了钛与Ｂ４Ｃ反应的反应生成焓ΔＨ与Ｇｉｂｂｓ自由能ΔＧ以及反应式（ｘ＋５）Ｔｉ＋Ｂ４Ｃ＝ｘＴｉ＋４ＴｉＢ＋ＴｉＣ的绝热温度。计算结果表明：钛与Ｂ４Ｃ反应释放出大量热,反应能自发维持,而过量钛与Ｂ４Ｃ反应更易生成ＴｉＢ和ＴｉＣ增强体。由于钛作为稀释剂吸收热量,随着过剩钛含量的增加,反应的绝热温度逐渐下降,过剩钛完全熔解的初始温度逐渐升高。     

激光熔覆TiCp/Ni合金涂层中界面结构及界面硬度与弹性模量分布

利用激光熔覆地了两类ＴｉＣｐ／Ｎｉ合金涂层,与自生ＴｉＣｐ涂层不同,在添加ＴｉＣｐ涂层中,ＴｉＣｐ与基体界面处理观察到ＴｉＣ外延生长及ＣｒＢ,相利用纳米硬度仪研究了涂层中ＴｉＣｐ与基体的界面硬度Ｈ及弹性模量Ｅ的分布。添加ＴｉＣｐ与基体相界面加载的曲线存在位移突进（ｐｏｐ－ｉｎ）现象;原位ＴｉＣｐ界面附近加载曲线不存在ｐｏｐ－ｉｎ现象。原位ＴｉＣｐ相界面附近Ｈ及Ｅ较高并呈现连续梯度分布特征。表明原位     

原位合成多元增强钛基复合材料(TiB+TiC+Y2O3)/Ti

利用钛与B2O3、B4C和稀土钇之间的化学反应,采用真空非自耗电弧炉熔炼工艺,原位合成多元、多尺度、不同形状增强体增强的钛基复合材料--(TiB TiC Y2O3)/Ti.利用热力学机理分析了制备该种材料的可行性,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针和透射电镜分析了复合材料的物相组成、增强体的微观形貌和材料的显微组织.结果表明:复合材料的增强体为TiB、TiC和Y2O3;生成的增强体分布均匀;复合材料的晶粒非常细小;TiB为针状;TiC为等轴状和近似等轴状;Y2O3的形貌随着稀土Y含量的增加从近似等轴状粗化生长为树枝状;材料中存在较多纳米级的球状增强体;增强体TiB、TiC、Y2O3和钛基体界面干净,没有界面反应物存在.     

机械合金化结合热压烧结制备(TiC+TiB2)/Cu复合材料

通过对体系进行机械合金化,随后将其与Cu粉进行混合和热压烧结制备了(TiC+TiB_2)/Cu复合材料。研究表明,机械合金化促使B_4C粉末分解并向Ti粉末中的固溶形成Ti-C-B的三元混合体系,有效降低了体系的反应温度,并在随后的热压烧结中生成(TiC+TiB_2),其原因是在Ti-C-B体系中生成TiB_2相比TiB具有更低的吉布斯自由能变。当增强相含量较低时,强化相颗粒细小弥散地分布在铜基体中,且与基体界面结合良好,可显著提高复合材料的硬度;但随着含量的增加,强化相的团聚现象加剧,与基体的界面结合方式也转变为简单的机械包裹,其强化效应并不能得以体现。此外,由于机械合金化提高了体系反应的活性,有效地避免了Ti向铜基体中的固溶,当增强相的设计含量为15vol%时所制备的(TiC+TiB_2)/Cu复合材料与直接混合Cu-Ti-B_4C粉末制备的复合材料相比导电率大幅提升。     

In Situ Synthesis of Ceramic Reinforcements for Carbon/CuCrZr Joints Brazed with Composite Fillers

Brazing of two kinds of carbon materials including graphite and carbon fiber-reinforced carbon composites to copper alloys has been realized with CuTiH₂ + BN composite fillers. The microstructure characterization reveals that the ceramic reinforcements containing TiN particles and TiB whiskers have been synthesized by in situ reaction of BN additives with Ti discomposed from TiH₂ in the composite filler. The filler layer of the joints is mainly composed of Cu-based solid solutions [Cu (ss)] and Ti-Cu intermetallics along with ceramic reinforcements. Furthermore, a continuous thin reaction layer mainly containing TiC is developed at the interface close to the carbon substrates. The growth of TiC layer is mainly controlled by the diffusion of carbon from the substrates into the liquid filler through the TiC layer formed. The interface evolution of the graphite/CuCrZr joints has been discussed. The electrical resistivity of the joining area is relatively low, which highly meets the requirement for the carbon commutator applications.     

颗粒增强钛基复合材料的制备技术及微观组织

综述了近几年自生颗粒增强钛基复合材料的主要制备技术，其制备方法有粉末冶金、熔铸法、XD^TM法、燃烧合成法、燃烧合成-熔铸法、接触反应法、机械合金化法、激光熔覆法等。论述了不同制备方法中分别以碳化物和硼化物为增强相的钛基复合材料的微观组织。碳化物增强相主要有TiC，Ti2AlC，Ti3AlC等。硼化物增强相有TiB2和TiB。分别对增强相的形态进行了分析，并对钛基复合材料的发展提出了展望。     

热挤压原位合成TiB_2/6351Al复合材料的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等测试手段,研究了原位合成TiB2(wt,8%)/6351Al复合材料在热挤压前后的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,热挤压变形有助于增强颗粒在基体合金中均匀分布,热挤压后TiB2颗粒与基体界面结合良好,未发现界面处开裂;热挤压变形时TiB2颗粒周围的基体合金中形成复杂的位错;基体合金发生再结晶和回复形成完整的等轴晶和亚结构,显微组织得到细化,基体合金再结晶的主要形核方式为增强体颗粒引起位错塞积区形核,亚晶吞并长大形核及应变诱发晶界迁移形核。热挤压复合材料基体合金具有较强的[111]织构。与铸态相比,热挤压后复合材料的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、伸长率A及布氏硬度显著提高。复合材料断口特征由热挤压前的韧性和沿晶的混合断裂,转变为以韧性断裂为主。     

Growth mechanism of reinforcements in in-situ synthesized (TiB TiC)/Ti composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉｔａｎｉｕｍ ｂａｓｅｄｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ (ＴＭ Ｃｓ)ａｔｔｒａｃｔｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｗｉｄｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆａｖｉａｔｉｏｎ ,ａｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄａｕ ｔｏｍｏｂｉｌｅ[1,2 ] .Ｃｏｍｐａｒｅｄｗ…     

Densification and compressive strength ofin-situ processed Ti/TiB composites by powder metallurgy

In the present study, the densification of Ti/TiB composites, the growth behavior ofin-situ formed TiB reinforcement, the effects of processing variables — such as reactant powder (TiB₂, B₄C), sintering temperature and time — on the microstructures and the mechanical properties ofin-situ processed Ti/TiB composites have been investigated. Mixtures of TiB₂ or B₄C powder with pure titanium powder were compacted and presintered at 700°C for 1 hr followed by sintering at 900, 1000, 1100, 1200, and 1300°C, respectively, for 3hrs. Some specimens were sintered at 1000°C for various times in order to study the formation behavior of TiB reinforcementin-situ formed within the pure Ti matrix. TiB reinforcements were formed through different mechanisms, such as the formation of fine TiB and the formation of coarse TiB by Ostwald ripening or the coalescence of fine TiB. There was no crystallographic relationship between TiB reinforcement and the matrix. There were voids at the interface between the TiB reinforcement and the Ti matrix due to the preferential growth of coarse TiB without a particular crystallographic relationship with pure Ti matrix and the surface energy between the Ti matrix and TiB reinforcements. Therefore, the densification of Ti/TiB₂ compacts was hindered by the preferential growth of coarse TiB reinforcements. The mechanical properties ofin-situ processed composites were evaluated by measuring the compressive yield strength at ambient and high temperatures. The compressive yield strength of thein situ processed composites was higher than that of the Ti-6A1-4V alloy. It was also found that the compressive yield strength of the composite made from TiB₂ reactant powder was higher than that of the composite made from B₄C at the same volume fraction of reinforcement. A crack path examination suggested that the bonding nature of interface between matrix and reinforcement made from TiB₂ reactant powder was better than that made from B₄C.     

轧制变形对网状结构TiB_w/Ti复合材料组织与力学性能的影响(英文)

通过反应热压技术成功制备出网状结构TiB晶须增强纯钛(TiBw/Ti)复合材料。原位合成的TiB晶须分布在大尺寸Ti基体颗粒周围形成网状结构。这种新型的网状结构TiBw/Ti复合材料表现出优异的综合力学性能。为了进一步改善力学性能及指导后续塑形变形加工,研究这种新型复合材料的轧制变形行为。结果表明:由于基体的形变强化,这种新型TiBw/Ti复合材料的强度可以通过轧制变形得到有效的提高,并且强度水平随着变形量的增加而增加。其中,通过轧制变形,可以使8.5%TiBw/Ti复合材料的强度从842MPa提高到 1030 MPa。需要指出的是,随着变形量的增加,TiB晶须的断裂程度也增加,这一点对复合材料的力学性能是不利的。     

Characterization of In-situ Titanium Matrix Composites Prepared by Laser Melting Deposition

Preliminary characterization of microstructure and mechanical properties of (TiB+TiC)/TC4 and TiC/Ti60 in-situ titanium matrix composites prepared by laser melting deposition is reported in this paper. The results indicate that in-situ reaction occurred during laser melting deposition of coaxially fed mixed powders from TC4 and B4C with formation of form TiB and TiC reinforcement. For TiC/Ti60 composites, there are some un-melted TiC particles and re-solidified TiC particles appeared as discontinuous chain-...