激光熔覆原位合成TiB-TiC增强Co基涂层的微观组织和耐磨性能研究

利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了TiB-TiC增强Co基合金涂层,利用金相显微镜和XRD对熔覆涂层的显微组织和物相进行了观察,并对熔覆层进行了硬度和摩擦磨损性能测试。结果表明:TiB-TiC增强Co基合金涂层的微观组织主要是由γ-Co、Cr₂₃C₆、TiC和TiB相组成。弥散分布的原位TiC和TiB颗粒促使合金涂层中的粗大树枝晶转变为短棒状树枝晶和等轴晶,最终获得的组织更加均匀细化。与Co基合金涂层相比,TiB-TiC增强Co基合金涂层的显微硬度提高了40.92%,磨损失重量降低了47.73%。     

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。     

颗粒增强钛基复合材料的蠕变行为

颗粒增强钛基复合材料若要在高温环境下得到应用，研究其蠕变性能是极其重要的，但这方面的研究未见有详细的报道。以下给出一些研究人员的研究结果。540℃下，Ti－6－4／15％TiCp（体积分数，下同）的蠕变断裂时间比基体的要长1个数量级。在500℃～650℃，230MPa和700MPa下，TiB2强化的Ti－6－4基复合材料的糯变应变速率比基体的低2个数量级，而TiC强化的Ti－6－4基复合材料比基体的低1个数量级．500℃和600℃下，RSPTiB／Ti－7．5Al－4V的蠕变速率比基体合金的低1个数量级。有人采用压缩法研究Ti、Ti－Ti2C和Ti－TiB－Ti2C的…     

原位合成钛基复合材料增强体TiC的微结构特征

利用钛与石墨之间的自蔓燃高温合成反应经普通的钛合金铸造工艺制备了TiC增强的钛基复合材料。借助X射线衍射仪、光学金相显微镜和透射电镜分析了钛基复合材料的物相组成和增强体的微观结构。结果表明 :复合材料由TiC增强体和基体钛合金组成。TiC显示两种不同的形态 :树枝晶状和等轴或近似等轴状。原位合成的增强体TiC以溶解析出的方式生长。从二元相图分析 ,凝固过程经历三个阶段 :初晶TiC ,二元共晶 β Ti TiC和固态相变。由于成分过冷的形成 ,初晶TiC以树枝晶的形态生长。二元共晶TiC以等轴或近似等轴状生长。少量的TiC在形核与长大的过程中形成孪晶结构 ,孪晶面是 (111)面     

钛合金表面激光熔化沉积钛基复合材料涂层的组织及性能

通过激光熔化沉积TA15+30%TiC(体积分数)混合粉末,在TA15钛合金表面制备出钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、硬度及界面结合强度。结果表明,激光熔化沉积过程中原始TiC颗粒发生溶解,并在凝固过程中重新析出细小的TiC,TiC有等轴状及枝晶两种形态,涂层中存在部分未熔的TiC颗粒;涂层硬度达HRC 60;涂层与基体界面为完全冶金结合,涂层的界面结合强度大于310 MPa,抗剪切强度为330 MPa;经弯曲及热震试验后,涂层未出现剥落现象,表明涂层与基体具有很好的相容性     

颗粒增强钛基复合材料复合方法的研究

与纤维增强钛基复合材料（FTMCS）相比，颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）白于制造工艺简单、价格较便宜、工程化应用前景更好而成为近年研究热点．PTMCS的制造方法主要有熔铸法和粉末冶金法．如根据增强体的加人或生成方式，又可分为外加法和内部反应生成法两种．对于外加法来说     

TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其微观组织

采用直接加入TiC粉的方法制备了原位自生TiC增强钛基复合材料，此法与国内研究者常用的加入石墨粉的方法相比，制备的复合材料成分准确，易于控制。制备的复合材料由Ti和TiC相组成，其中TiC为初生树枝状和短棒状共晶组成。TEM研究发现：还存在0．3-0．6μm的规则块状TiC，多分布在晶界上；TiC颗粒与基体界面干净、无反应层，基体中存在较多的位错，且位错线上存在析出物。     

颗粒增强钛基复合材料研究新进展

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，成为钛基复合材料的发展趋势。目前日本的Toyota公司采用粉末冶金技术制备了原位反应生成的TiB颗粒增强钛基复合材料，已在汽车发动机进、排气阀等部件得到应用。美国Dynamet公司开发了颗粒增强钛基复合材料CermeTi系列，利用其好的耐磨性能在军事、汽车、体育、医疗器械方面进行了开发。我国西北有色金属研究院研制出了性能优异的TP-650钛基复合材料，并且上海交通大学等亦在原位反应法方面作出了较好的结果。     

颗粒增强低成本钛基复合材料

采用TiC颗粒和熔铸法制备TiCp／TIMETAL62S复合材料，研究了钛基复合材料的显微组织和室温力学性能。结果表明：TiCp／TIMETAL62S复合材料的组织由针状αa相、少量β相和TiC颗粒组成；TiC颗粒改变了基体合金原有组织，促进了复合材料组织的细化；钛基复合材料具有良好的室温强度和塑性，复合效果良好。     

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-...     

激光熔化沉积钛合金及其复合材料的研究进展

综述了近年国内外激光熔化沉积航空用钛合金及其复合材料的研究进展,并就目前研究中存在的问题和不足以及今后发展的方向提出了一些看法.     

TiC含量对高温钛基复合材料组织与性能的影响

通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同TiC含量(1,2.5,5,7.5,10,15vol.%)的近α高温钛合金基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能材料试验机,系统研究了TiC_p含量对近α高温钛合金基复合材料显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明,可以利用Ti与C之间的原位反应制备TiC/Ti复合材料,随着TiC含量的升高,TiC的形态逐渐由长条状向等轴状、枝晶状发展,其不同的形态主要是由其凝固路径决定的。室温压缩性能表明,随着TiC含量的升高,抗压强度和屈服强度明显升高,但达到一定值后强度有不同程度的降低,而压缩率随着TiC含量的升高明显降低。     

High Temperature Properties of Discontinuously Reinforced Titanium Matrix Composites:A Review

Further improvement on high temperature durability is one of the most important aims except for high specific strength, high specific stiffness, and excellent wear resistance, to design and fabricate discontinuously reinforced titanium matrix composites （DRTMCs）. Their superior properties render them extensive application potential in aerospace and military industries due to the urgent demand for the materials with characteristics of lightweight, high strength, high stiffness and high temperature durability. With development on fabrication methods and room temperature properties, testing, characterizing, evaluating and further increasing high temperature properties of DRTMCs are becoming more and more important to promote their applications. This review provides insights and comprehensions on the high temperature tensile properties, superplastic tensile properties, creep behaviors, and high temperature oxidation behaviors of DRTMCs,     

聚碳硅烷原位自生增强钛基复合材料的组织及性能研究

以低氧氢化脱氢钛粉和陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)为原料,通过粉末冶金工艺原位自生制备高强高塑钛基复合材料,探究了PCS的引入对钛基复合材料的控氧效果、烧结致密化过程、基体显微组织和力学性能的影响规律。研究表明：采用湿混包覆工艺可以将PCS包覆于Ti粉表面,有效控制材料制备过程中的氧增,其中制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料的氧含量为0.21~0.24 wt.%,显著低于未经处理的CP-Ti样品(0.36~0.41 wt.%)。在烧结过程中,PCS受热分解并与Ti基体原位反应生成TiC颗粒,弥散分布在基体中,而Si元素则固溶于Ti基体。PCS的引入对Ti基体的性能具有明显的改善作用,经1200 °C/2 h烧结制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料致密度达到98.4%,洛氏硬度为47.3 HRC,屈服强度为544 MPa,抗拉强度为650 MPa,延伸率为14.5%,其综合性能指标显著优于CP-Ti样品。     

激光增材制造WC增强铁基复合材料组织结构及性能研究

目的采用激光增材制造技术制备WC增强铁基复合材料,并对其显微组织结构及性能进行表征测试,为后续制备大体积激光增材做技术理论及工艺储备。方法加入质量分数为10%的WC粉末,利用激光增材制造技术在40Cr钢表面制备WC增强铁基复合材料层,采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计、磨粒磨损机、电化学工作站等,分析激光增材层逐层组织结构、力学性能及其变化规律。结果激光增材层与基体呈良好冶金结合,相组成为α-(Fe,Cr)、Fe2C、Fe2W、Fe3B。表层、亚表层及中层区显微组织为鱼骨状树枝晶,在其周围存在硬质颗粒,随着表面距离的增加,底层区出现胞状晶。亚表层区晶粒最为细小均匀,硬度最高,为1057HV,是基体的4.2倍。中层区磨损率最低(0.29 mg/mm^2),耐磨性最好,自腐蚀电位最高(-205.86 mV),耐蚀性能最好。底层区钝化电流密度最小,为0.1865μA/cm^2,腐蚀速度最慢。结论加入的WC颗粒与铁基粉反应生成的Fe2C与Fe2W形成第二相强化,提高了基体的硬度、耐磨性及耐蚀性,且增材层亚表层区硬度最高,中层区耐磨性、耐蚀性最好。     

Microstructure and Mechanical Properties of TiC-Reinforced Al-Mg-Sc-Zr Composites Additively Manufactured by Laser Direct Energy Deposition

In order to refine the microstructure and improve the performance of direct energy deposited (DED) additively manufactured Al-Mg-Sc-Zr alloy, TiC-modified Al-Mg-Sc-Zr composites were prepared by DED and the effect of TiC content on the microstructure and performance was studied. In the absence of TiC particle, the microstructure of Al-Mg-Sc-Zr alloy prepared by DED consisted of fine grains with average size of 8.36 μm, and well-dispersed nano-Al₃(Sc,Zr) particles inside the grains and Mg₂Si phase along the grain boundaries. With the addition of 1 wt% TiC, the microstructure of TiC/Al-Mg-Sc-Zr prepared by DED became finer apparently compared with that without TiC; while the further increase of TiC content to 3 wt%, the microstructure of TiC/Al-Mg-Sc-Zr prepared by DED became coarser with appearance of a new kind of needle-like (Ti,Zr)₅Si₃ phase. Also, the addition of TiC decreased the porosity of Al-Mg-Sc-Zr prepared by DED. Simultaneously, after the addition of TiC, the tensile strength increased from 283.25 MPa to 344.98-361.51 MPa, and the elongation increased from 3.61% to 9.58-14.10%. The potential mechanism of the microstructure evolution and strength improvement was discussed. This research will provide new insights into the available metal matrix composites by laser additive manufacturing (LAM).     

激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展

激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。针对这一现状,首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理,比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点,并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。其次,从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手,综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响,以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件的组织与力学性能。此外,综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响,可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异,同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。最后,探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响,通过合适的热处理能够降低成形构件应力,并调控组织相变和性能。     

激光熔化沉积300M超高强度钢的显微组织

利用OM和SEM分析了激光熔化沉积快速成形300M钢薄板的显微组织,测试了硬度随沉积高度的变化规律.结果表明:薄板状试样具有细小、均匀的胞状树枝晶组织,其显微组织随沉积高度增加变化显著,底部为贝氏体及马氏体回火组织,中、下部为无碳化物贝氏体 岛状马氏体/奥氏体(M-A)组织,中、上部为马氏体和贝氏体的混合组织;试样宏观硬度沿沉积增高方向呈台阶状变化,3个硬度平台区分别对应于上述3种不同的显微组织.试样显微组织及硬度随沉积高度的变化是由于激光熔化沉积过程中不同沉积高度处的材料经历的快速非稳态热循环历史不同,从而发生不同的固态相变过程所致.     

超音速激光沉积WC/SS316L复合涂层微观结构及磨损性能研究

采用超音速激光沉积和冷喷涂技术,在碳钢基体上制备了WC/SS316L复合涂层,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色谱仪、摩擦磨损试验机对超音速激光沉积及冷喷涂复合涂层的微观结构、成分及磨损性能进行了对比研究。结果表明:在沉积温度为800℃下制备的超音速激光沉积涂层的沉积效率和WC含量较冷喷涂涂层分别提高了43%和30%,其涂层致密性也优于冷喷涂涂层;超音速激光沉积涂层的摩擦系数比冷喷涂涂层低19%,表现出较优的抗磨损性能。