热处理对钛基复合材料组织和性能的影响

通过对5vol%(TiC+TiB)/Ti-6Al-4V试样进行不同热处理,从而研究热处理对其组织和力学性能的影响。研究结果发现:钛基复合材料淬火后组织主要是由针状马氏体α'构成,回火后一方面晶格畸变发生回复,另一方面α'相转变为板条状α相,并且随着回火温度的上升,α板条粗化;由于组织的变化造成硬度随回火温度的升高先降低后上升,而屈服强度先上升后下降,抗拉强度则先上升后变化趋缓。热处理对钛基复合材料的断裂机制影响不大,钛基复合材料都是解理断裂为主;回火转变使延伸率下降,但提高回火温度又会造成钛基复合材料断裂伸长率增加。     

基体组织对TiC/Ti-6Al-4V复合材料断裂韧性的影响

采用原位自生的方法制备了TiC颗粒增强的TiC/Ti-6Al-4V复合材料。将锻造后的钛基复合材料在700 ℃、995 ℃以及1020 ℃进行热处理,获得具有不同基体微观组织的复合材料,研究基体微观组织对钛基复合材料拉伸性能以及断裂韧性的影响。结果表明,初始α相的含量及其尺寸对TiC/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性影响较大,初始α相体积分数为20%时,复合材料拉伸性能最好,抗拉强度和伸长率分别为1057.5 MPa、19.95%;同时具有优良的断裂韧性。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的内应力

利用X射线衍射技术测试了TiC颗粒增强钛基复合材料Ti-6Al-4V 7％TiC(质量分数，下同)(T64)，Ti-3Al-2．5V 7％TiC(T32)和Ti-6Al-2．5Sn-4Zr-0．5Mo-1Nb-0．45Si 3％TiC(T650)的内应力。发现该复合材料在800℃左右存在一个应力性质转变点，即在800℃以上处理，钛基体感生残余拉应力，增强TiC颗粒感生残余压应力；在800℃以下处理，应力性质相反。并且内应力随处理温度升高而增加，由Eshelby模型得出，该转变点和钛合金基体的相变点有关。     

合金颗粒对SiC_p/7075Al复合材料组织和性能的影响

采用挤压铸造制备SiC_p与合金颗粒混杂增强的铝基复合材料,合金颗粒选用Ti-6Al-4V和Ni60颗粒,对比分析其微观组织和力学性能的差异。结果表明,相对于SiC_p增强铝基复合材料,Ti-6Al-4V颗粒的加入使复合材料力学性能提高,Ni60颗粒使其降低。这是由于Ti-6Al-4V颗粒能够与基体实现良好的界面结合,使得Ti-6Al-4V颗粒能够较好地承载复合材料中产生的应力。而Ni60颗粒与基体发生强烈的界面反应,形成较厚的金属间化合物过渡层,大幅降低复合材料的负载能力。     

非连续TiB+TiC颗粒增强钛基复合材料的剧烈塑性变形行为

针对TiB+TiC陶瓷颗粒增强钛合金提出一种新的强塑性变形方法,即将等径弯曲通道变形应用到非连续增强钛基复合材料中。本文采用通道夹角Φ=120°成功地实现了(TiB+TiC)/Ti6Al4V钛基复合材料1~4道次B_c路径的ECAP变形,研究了剧烈塑性变形对微观组织演化和力学性能的影响。结果表明,剧烈塑性变形可以实现TiB纤维和TiC颗粒的细化,以及基体晶粒的细化;随着挤压次数的增加,基体中偏聚的TiB细长纤维和TiC大颗粒也随着挤压道次的增加也逐渐趋于均匀化,力学性能也得到了提高,抗拉强度能够提高至1205MPa,延伸率与挤压1道次相比也得到了明显提高。     

增强相含量对原位(TiB+TiC)增强钛基复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结法制备了(TiC+TiB)/TC4复合材料，并研究了TiC和TiB增强相含量对钛基复合材料物相组成、微观结构和力学性能的影响。采用SPS温度为1 100℃原位合成制备出(TiC+TiB)/TC4复合材料，TiCp和TiBw呈准连续的网状结构分布在晶界处。样品按照TiC∶TiB为1∶1的比例来制备出增强相体积分数为x%(x=0、1、2.5、5、7.5)增强钛基复合材料。在增强相的体积分数为2.5%时复合材料的屈服强度、抗压强度最高，分别为1 264和1 803 MPa,工程应变由基体合金的30%增加至39.4%。     

热处理保温时间对(TiC+TiB)/TA10复合材料组织特征的影响

采用粉末冶金与熔铸相结合的原位自生技术制备了(TiC+TiB)/TA10复合材料,研究了热处理保温时间对材料组织特征变化的影响。结果表明,复合材料在铸态和热处理状态下显微组织均由Ti基体、TiC和TiB增强相组成,且增强相在基体中分布较均匀。随着热处理保温时间的延长,铸态显微组织中呈枝晶状和条状的TiC增强相持续出现溶断现象,枝晶状和条状的TiC逐渐粒化;TiB出现碎化,碎化呈先增加后减弱的趋势;TiC内C含量逐渐增加,TiC内部产生Ti析出相,析出相的数量和尺寸逐渐增加。增强相产生的变化源于C、B和Ti原子的扩散和溶解机制。     

热处理温度对(TiB+La_2O_3)/Ti复合材料的显微组织和力学性能的影响(英文)

采用熔铸法制备TiB短纤维和La_2O_3颗粒混杂增强的近a型钛基复合材料,并采用合适的热加工工艺将.其加工成板材。研究β热处理温度对原位自生(TiB+La_2O_3)/Ti复合材料的微观组织和力学性能的影响规律。采用OM和TEM研究钛基复合材料的微观组织,同时测试钛基复合材料的室温以及高温(923 K)拉伸性能。结果表明:随着β热处理温度的升高,原始β晶粒尺寸增大但是α集束的尺寸变小;室温拉伸强度随着β热处理温度的升高而提高,这主要是因为α集束尺寸随着β热处理温度的升高而降低;而高温拉伸强度则随着β热处理温度的升高而降低,这主要是由于原始β晶粒随着β热处理温度的升高而增大。     

TiB+TiC含量对锻态钛基复合材料微观组织及力学性能的影响

通过3次真空自耗电弧熔炼、自由锻+旋锻的方式制备了不同TiB+TiC含量的颗粒增强钛基复合材料,研究了TiB+TiC含量对锻态钛基复合材料组织与力学性能的影响。结果表明,添加的B4C在基体中完全反应,TiC为唯一碳化物,TiB为唯一硼化物。经锻造后,钛基复合材料横向组织由球状、片状α相和包围在四周的β相组成,短棒状和块状增强相离散分布,而纵向组织由沿着流变方向被拉长的α相和β相组成,增强相沿着流变方向排列分布。当TiB+TiC含量为5vol%时,钛基复合材料表现出优异的综合性能,抗拉强度达到1291 MPa,延伸率为8.5%,磨损体积较相同工艺制备的TC4钛合金减少25%。当TiB+TiC含量增加到10vol%时,粗大的TiB增强相和微孔缺陷数量大幅增加,钛基复合材料的塑性和耐磨性被削弱。     

铸态(TiB+TiC)/Ti1100复合材料高温拉伸性能及蠕变行为EI北大核心CSCD

通过XRD、SEM、TEM等表征手段研究(TiB+TiC)/Ti1100复合材料的铸态显微组织、高温拉伸性能和高温蠕变行为。结果表明:(TiB+TiC)/Ti1100复合材料具有典型的网篮组织,通过B_(4)C、C和Ti的反应原位生成了晶须状的Ti B和等轴状的TiC。随着温度的升高,(TiB+TiC)/Ti1100复合材料的极限抗拉强度从766 MPa降低至511 MPa。在实验范围内,(TiB+TiC)/Ti1100复合材料的稳态蠕变速率随温度和应力的升高而降低。根据对相关数据的计算,(TiB+TiC)/Ti1100复合材料的应力指数和激活能分别为3.75和269.5 kJ/mol。结合蠕变后的变形区域组织,可以确定该材料的蠕变过程主要受位错滑移控制。α/β界面是位错滑移的主要障碍,同时TiB、TiC和硅化物也阻碍着位错的运动。β-Ti的大量溶解导致硅化物的形成,并降低了α/β界面对位错的阻碍效果。增强相特别是TiB可以通过承载作用,降低基体中的应力集中从而抑制β-Ti的溶解。     

SPS原位制备(TiB+TiC)/Ti-6Al-4V复合材料的组织与性能

采用低能球磨和放电等离子烧结原位制备(TiB+TiC)/Ti-6Al-4V复合材料,研究了烧结温度和B_4C添加量对复合材料组织性能的影响。结果表明,在1 000～1 150℃范围内,1 100℃烧结时增强相呈不连续网状,复合材料的屈服强度、抗压强度和工程应变均最好;基体合金组织为魏氏组织,复合材料基体为厚片状α相和片间β相组织,晶粒明显细化,显微硬度随增强相含量的增多而提高,而工程应变随之降低。强度在B_4C含量为2%时达到最高,屈服强度和抗拉强度分别为1 410.55MPa和1 771.65MPa。     

不同含量(TiC+TiB)对TC4合金组织和力学性能的影响

以Ti-6Al-4V(TC4)合金为基体,以TiC和TiB作为增强相,采用熔铸法制备不同体积分数增强相的钛基复合材料(TMCs),研究不同含量TiC、TiB对TC4组织与力学性能的影响。结果表明:随着增强相体积分数的提高,TiC、TiB衍射峰明显增强;α相层片的长度有所变短,层片的宽度也有一定的减小,且排列方向较不规则;TiB、TiC沿晶界分布,同时晶粒有细化的趋势。当增强相体积分数由0vol%增加到4vol%,复合材料的硬度升高,复合材料的抗压强度由1205 MPa增加到1602 MPa,提高了近400 MPa,但极限变形量有所降低,从24.5%降到16.7%,降低了约8%,即强度提高塑性降低。     

晶粒尺寸对(TiB_2+TiC)/Ni_3Al复合材料循环氧化性能的影响(英文)

采用放电等离子烧结法制备(TiB2+TiC)/Ni3Al复合材料。在950°C下烧结的(TiB2+TiC)/Ni3Al复合材料的组织比在1050°C下烧结的(TiB2+TiC)/Ni3Al复合材料的组织更细小。对烧结温度分别为950°C和1050°C的复合材料在900°C下进行循环氧化性能测试。结果表明,在950°C下烧结的复合材料的循环氧化质量损失要小于在1050°C下烧结的复合材料的。晶粒细化有助于在氧化过程汇总的选择性氧化,使得连续的TiO2和Al2O3氧化膜得以在复合材料表面形成,从而提高复合材料的抗氧化性能。     

颗粒增强钛基复合材料缓进深切磨削加工研究

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、     

TP-650颗粒增强钛基复合材料的性能与组织特征

研究了TP-650颗粒增强钛基复合材料的性能与组织。结果表明复合材料的室温静拉伸强度随热处理温度的升高而增加。经炉冷处理TP-650棒材的室温拉伸强度比油冷或空冷处理的要高。TP-650的使用温度比传统高温钛合金IM1834，Ti-1100要高50℃～100℃。500℃以上，复合材料表现出良好的高温稳定性能。显微组织显示了TiC颗粒弥散分布，复合材料组织均匀，TiC和基体冶金结合，界面较小。     

超重力场反应加工TiB2基凝固陶瓷——Ti-6Al-4V多尺度多层次复合研究

采用超重力场反应加工技术,通过陶瓷-钛合金之间熔化连接与原子互扩散,制备出TiB2基凝固陶瓷—Ti-6Al-4V层状复合材料。XRD、FESEM及EDS分析发现,正是作为陶瓷基体相的TiB2片晶(或板晶)可诱发强烈的自增韧机制,使TiC-TiB2细晶凝固陶瓷具有高的弯曲强度与断裂韧性,并且也正是因在超重力场反应加工引发的热真空环境下钛合金与液态陶瓷发生熔化连接与原子互扩散,进而在凝固后期相继诱发TiB2与Ti液的包晶反应、TiB自钛液的析晶反应及TiB与钛液的共晶反应,最终实现以TiB2、TiB尺寸与分布为特征的陶瓷—钛合金多尺度(微米—亚微米—微纳米)多层次(TiC/TiB2—TiC1-x/TiB/TiB2—TiB2/Ti/TiC1-x/TiB—TiB2/TiC1-x/TiB/Ti—TiB/TiC1-x/Ti—TiC1-x/Ti—Ti)复合。     

TC4表面丝粉同步激光熔覆制备复合材料层微观组织研究

针对Ti-6Al-4V耐磨性差的问题,本文采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V基材表面通过旁轴添加与基材同质的Ti-6Al-4V丝材,同轴送入WC颗粒作为强化相的方式制备表面WC颗粒增强钛基复合材料层。激光功率、扫描速度、送丝速度等工艺参数是影响复合材料层成形的主要工艺因素,通过实验确定了优化的工艺参数。采用SEM,EDS以及XRD对复合材料层的显微组织进行了研究。复合材料层中主要包括WC、W2C、TiC、α-Ti、W相。研究表明,复合材料层中WC颗粒呈现不同形态。TiC、W2C相形成并以不同形态分布于表面复合材料层中。WC颗粒与Ti之间的反应区由多层组成,分别为W2C、W、TiC。性能分析发现,复合材料层的硬度达到了570HV0.2,较基体提高了一倍。表面复合材料层的摩擦系数为0.3,而钛基体的摩擦系数为0.5。与基体相比,表面复合材料层摩擦系数显著降低。     

SiC纤维增强钛基复合材料的界面研究

研究了两种纤维增强钛基复合材料(SCS-6/Ti-6Al-4V和SCS-6/TA6V)的界面.实验结果表明,两种复合材料中SiC纤维与基体合金均结合得较好,界面反应层较薄,其厚度分别为0.8和0.6μm.界面反应层随热处理时间的延长、热处理温度的升高而增厚.EDX分析结果表明,界面相中只含有Al,V,Si和Ti元素.     

热处理对锻态2.5%(TiB+TiC)/Ti复合材料组织与性能的影响

研究了热处理条件对锻态2.5%(TiB+TiC)/Ti(体积分数)复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:固溶时效处理对复合材料的基体组织特征有显著影响,在两相区进行固溶时效处理后,得到等轴和双态组织,随固溶温度的升高,初生α相含量逐渐降低,而β转变组织含量逐渐升高,当固溶温度超过β转变温度时,得到全片层组织。TiB和TiC增强相在热处理过程中较为稳定,形态与分布无明显变化。固溶时效处理后,锻态复合材料的抗拉强度提高而塑性降低,随固溶温度的升高,复合材料的室温抗拉强度和塑性均有明显增加,而650℃下抗拉强度与塑性与室温下表现出相反的规律。复合材料经1050℃/2 h/AC+600℃/6 h/AC处理后综合性能最好,室温抗拉强度为1215.8 MPa,延伸率为3.14%,650℃下抗拉强度为629.9 MPa,延伸率为15.9%。     

TiB_2对SPS原位烧结TiB/Ti-6Al-4V组织与性能的影响

采用SPS烧结技术制备了TiB/Ti-6Al-4V复合材料,研究TiB_2添加量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,球磨过程中Ti-6Al-4V颗粒未发生明显变形,TiB_2分散镶嵌于Ti-6Al-4V颗粒表面。烧结后,基体组织从片状魏氏组织转变为近似等轴状组织,TiB增强相为棒状和晶须状,沿Ti-6Al-4V颗粒呈网状分布。随着TiB_2含量增加,增强相TiB数量增加,强度和硬度持续增加。在TiB_2含量为1%时复合材料的工程应变达到最大值,之后随TiB_2添加量增加,复合材料应变持续下降。