石墨烯增强钛基复合材料制备工艺与性能研究

以多层石墨烯为增强体,通过熔炼锻造(MF)和粉末冶金(PM) 2种工艺分别制备出规格为Φ10 mm的石墨烯增强钛基复合材料棒材。石墨烯在凝固过程中以TiC枝晶形态析出,变形后呈细小颗粒,其中Ti和C原子比约为2∶1。石墨烯和球形钛粉经过机械合金化和变形加工,在基体中反应形成薄片层。MF工艺对应的棒材拉伸强度可达476 MPa,延伸率保持在28%; PM工艺对应的棒材拉伸强度可达487 MPa,延伸率保持在30%。PM工艺可形成尺寸较小的薄片状石墨烯增强体,强化作用提升,同时塑性没有显著下降。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热压缩试验,研究了变形温度为900～1150 ℃,应变速率为0.001～10 s-1的TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为.根据所得应力应变曲线分析了该合金的热变形特征,计算了α+β区域的平均变形激活能为799 kJ/mol,β区域平均变形激活能为105 kJ/mol.并根据动力学模型建立了加工图,分析了加工图中的高功率耗散区和流变失稳区,确定了不同区域的变形机制.观察了变形后的显微组织.结果表明:在温度范围为900～980 ℃,应变速率范围为0.001～0.1 s-1的低应变速率区域发生了超塑性和动态再结晶;在温度范围为1000～1100 ℃,应变速率范围为0.1～10 s-1的高应变速率区域变形机制主要是由亚晶界迁移扩散控制的动态再结晶.两个流变失稳区分别发生在温度为900～950℃,应变速率为0.1～10 s-1的区域和温度为1080～1130 ℃,应变速率为0.001～0.01 s-1区域.     

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…     

TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950 ℃、温度间隔为50 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为,采用XRD、DSC、SEM、OM等实验手段对复合材料的相变点及变形后的显微组织等进行分析和测定.结果表明:流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在高应变速率条件下,绝热温升对流变应力的影响较为明显;动态再结晶是TiC钛基复合材料热变形的重要机制,变形温度越高,再结晶越易进行,变形速率越高,应变量越大,再结晶晶粒越细小.     

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     

连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的研究进展

综合论述了连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的分析方法如：X射线衍射和中子衍射方法、剥层法、基片弯曲法以及选择基体腐蚀法等，以及热残余应力对复合材料力学性能的影响。就热残余应力的影响因素总结了人们在降低复合材料热残余应力方面所作的各种努力，在此基础上指出了当前研究存在的缺陷和今后的发展方向。     

颗粒增强钛基复合材料的高温氧化行为研究进展

综述了近年来碳化物和硼化物两种颗粒增强钛基复合材料的高温氧化研究现状,包括氧化热力学和氧化机理的分析。氧化产物的热力学分析旨在为氧化机理的研究提供理论基础,并在此基础上指出了今后钛基复合材料氧化行为的研究重点和方向。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料界面反应研究

针对连续SiC纤维增强钛基复合材料界面反应速率、反应产物进行了研究.采用基体-纤维涂覆法和热等静压工艺,制备了连续W芯SiC纤维增强TC17复合材料.对复合材料进行不同温度、不同时间热暴露,通过SEM、TEM、EDS,表征分析了界面反应层厚度、界面处化学成分及界面反应产物类型.结果表明:C涂层能有效保护SiC纤维;界面反应层处的主要元素为Ti和C;制备状态试样的界面反应产物为TiC1-x,靠近C涂层的TiC1-x晶粒较细小,靠近基体TiC1-x晶粒较粗大;高温热暴露使界面反应加剧,反应层厚度增加,反应层的生长符合抛物线规律,反应的动力学参数为频率因子k0=1.33×10-3m·s-1/2,反应激活能Q=243.22 kJ·mol-1.     

Microstructure of in-situ TiC particle reinforced titanium alloy matrix composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉｔａｎｉｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｆｏｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .Ｕｓｕ ａｌｌｙ ,ｍａｔｒｉｃｅｓａｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎｃａｒ ｂｉｄｅｆｉｌａｍｅｎｔｓ .Ｔｈｒｅｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｄｅｎ ｔｉｆｉｅｄｉｎＳｉＣ/Ｔｉｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｍａｔｅｒｉａｌｓ :( 1)ｕｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆ…     

Microstructure and properties of submicron-scale TiC particle reinforced titanium matrix composites prepared by shock wave consolidation

Submicron-scale TiC particle reinforced titanium matrix composites (TMCs) were prepared by shock wave consolidation technique at detonation speed of 2500-5000m/s. The microstructures were studied by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The compressive strength and hardness values of the composites were also determined. The results show that the composites have higher compressive yield strength and hardness values than hot-rolled pure titanium. Twins in the microstructure of TMCs show that titani-um particles undergo plastic deformation during consolidation process. The fine grains with size less than 1 μm often locate in the boundaries among the titanium particles. TiC particles seem to keep unchanged during the consolida-tion. These bring about the increase in strength and hardness for the composites. The detonation speed of 3200 m/s is proper parameter for compacting powder in the present work.     

WS2增强CoCrTi复合材料的制备及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术制备了CoCrTi-(2.5, 4.0, 6.0)WS₂复合材料,并优化了WS₂的含量。通过球-盘式高温摩擦试验机研究了复合材料在室温至1000 ℃范围内的摩擦学性能。使用X射线衍射仪和扫描电镜等分析了复合材料的显微组织和物相组成。结果表明:适量WS₂的添加显著提高了材料的硬度与摩擦学性能。3种复合材料的摩擦因数和磨损率均表现出大致相同的变化趋势:在室温至400 ℃的试验条件下,摩擦因数随温度的升高而降低,磨损率变化趋势则相反。在400 ℃到1000 ℃,摩擦因数随温度的升高小幅增大;磨损率随温度的升高先减小后增大最后减小,在800 ℃时达到最大值。在给定的试验条件下,WS₂含量为4.0wt%的复合材料具有最佳的高温摩擦学性能。在低温下试样表现出不同程度的磨粒磨损,在高温下的磨损机理为氧化磨损。     

高速磨削颗粒增强钛基复合材料的热分配分析

针对颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)高速磨削的特征,以均匀热源为模型,提出了一种计算磨削过程中热分配比例的新方法。采用CBN超硬磨料砂轮在80~160m/s的速度范围内进行了高速磨削验证,试验结果表明:PTMCs高速磨削热传递过程中比能es与ds1/4ap-3/4vw-1/2呈直线关系,与理论分析相一致,并基于此得到电镀CBN砂轮高速磨削PTMCs进入工件的热量比例为52.0%~79.5%。同时,进行了电镀砂轮高速磨削PTMCs温度场仿真,探明了其温度分布特征。     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的制备与性能

采用高能球磨、放电等离子烧结以及热挤压工艺制备含量为5.0％(体积分数)的石墨烯增强铝基复合材料.分别采用X射线光电子能谱、透射电镜及拉伸试验研究挤压态复合材料的显微组织与力学性能,发现5.0％(体积分数)的石墨烯分散在铝晶界上,并且未与铝基体发生界面反应.最终,挤压态复合材料的屈服强度和抗拉强度高达462 MPa和4...     

3 GPa压力热处理对TC6钛合金的硬度和抗压强度的影响

对TC6钛合金进行3 GPa压力下的高温热处理。通过金相显微镜、扫描电镜及透射电镜对高温高压处理后TC6钛合金的组织进行分析,测试了其硬度和抗压强度。结果表明,3 GPa压力热处理能细化TC6钛合金组织,增大组织致密性和内部位错密度,有效地提高了合金的硬度,却降低了抗压强度。经3 GPa压力热处理+500 ℃保温2 h的热处理后,TC6钛合金可获得较高的硬度和抗压强度,分别为361 HV0.2和1975 MPa。     

铝基和钛基复合材料的塑性与超塑性

综述了近年来铝基和钛基复合材料的塑性和超塑性研究进展 ,分析了材料制备工艺和变形温度等参数对于复合材料的塑性和超塑性的影响规律 ,并展望了两种复合材料塑性和超塑性研究的发展方向。     

颗粒增强钛基复合材料高速磨削表面分形分析

开展了颗粒增强钛基复合材料高速磨削实验,分析了平面微小区域的分形维数,进而对磨削表面形貌进行了评价。结果显示,磨削速度对磨削表面微观形貌具有一定影响。三种磨削速度条件下(80、120、150m/s)所对应的磨削平面微小区域分形维数分别为2.004 30、2.005 56、2.006 52,与磨削速度呈线性关系,表明了应用表面微小区域分形维数评价磨削表面质量的可行性。     

Microstructure evolution during preparation of in-situ TiB reinforced titanium matrix composites

1　INTRODUCTIONTitaniummatrixcompositesarepromisingmate rialswhichcanbeusedextensivelyinaerospaceandautomotiveindustriesbecauseoftheirexcellentme chanicalpropertiesatroomtemperatureandelevatedtemperature[14 ] ,suchaslowdensity ,highstrength ,andcorrosion resistance .Amongthein situfabrica tionmethodsoftitaniummatrixcomposites[511] ,self propagatinghigh temperaturesynthesis (SHS )methodhasuniqueadvantage ,thatis ,thereinforce mentsarefineanddispersed .InSHS ,thereisanexothermicreactionac…