钛合金中碳化物组成及形态的演变机制

采用熔铸法制备自生颗粒增强钛基复合材料。利用SEM，EDA，TEM，XRD等手段，系统研究了增强相形态、尺寸、分布及其形成机制。结果表明，合金基体为α-Ti时，碳化物为单相TiC，其形态随着碳含量的增加依次呈羽毛状或麦穗状、颗粒状或短棒状、粗大的枝晶状；当合金中铝含量增加时，溶体中TiC通过包共晶转变，开始析出Ti3AlC相。碳含量低时形成单相Ti3AlC碳含量增加时，由于Al扩散限制，形成TiC为芯、Ti3AlC为包覆层的双层结构颗粒，形态上呈颗粒状或树枝晶状；当合金中铝含量进一步增加时，碳化物转变为单相片状Ti2AlC。     

TiB-Ti基金属陶瓷的燃烧合成

通过自蔓延高温燃烧合成 ,结合准热等静压工艺 (SHS/PHIP)制备了相对密度超过 94%的TiB xTi基金属陶瓷复合材料 ,研究了金属Ti含量对燃烧合成TiB Ti基金属陶瓷复合材料的影响。研究结果表明 :随着Ti含量的增加 ,绝热温度、燃烧温度和燃烧速度均降低 ,反应产物主要由TiB和Ti两相组成 ,部分产物还有TiB2 相存在 ,产物组织中 ,TiB相主要有针状、棒状和片状等形态 ,增强相的尺寸随Ti含量的增加而减小 ;随Ti含量的增加 ,产物的抗弯强度、抗拉强度、抗压强度和断裂韧性提高 ,且在Ti含量为 40 % (质量分数 )时达到最大值     

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti－Al－C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

以Ti，Al，C和TiC粉末为原料，研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti—Al—C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明，不同的钛碳摩尔比和Al含量变化，对Ti-Al—C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti／C=1或1．5时，燃烧产物主晶相是TiC，与原料中Al含量变化关系不大；Ti／C=2和Ti／C=3时，主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC，它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强，当Al含量增加到一定量后，Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱；TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2相的中间产物。     

TiC-Ti-Al-CNTs体系原位制备Ti_2AlC增强钛铝基复合材料

利用TiC-Ti-Al-CNTs体系的原位热压技术制备Ti2AlC增强的钛铝基复合材料。借助XRD和SEM分析不同配方对应产物的相组成、显微结构及性能。结果表明,由于CNTs的掺杂消耗了Ti,导致形成的产物组成不同。对于Ti2AlC/TiAl基复合材料,Ti2AlC增强相呈颗粒状分布,Ti2AlC含量低时,综合性能较好;对于Ti2AlC/TiAl3基复合材料,由于形成了搭接层状结构,弯曲强度和断裂韧度分别为290.97MPa和5.08MPa·m1/2,较TiAl3合金分别提高了79.62%和154%。     

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。     

原位合成(TiB+Al2O3)/Ti复合材料

应用热力学 ,分析了Ti与B2 O3 、Al之间的化学反应原位合成TiB和Al2 O3 增强的钛基复合材料的合成机理。设计了普通的非自耗电弧熔炼工艺制备该钛基复合材料。借助X射线衍射仪 (XRD)和扫描电镜 (SEM )分析了原位合成复合材料的物相和增强体的形态。结果表明 :原位合成的增强体确实为TiB和Al2 O3 。增强体在基体合金上分布较为均匀 ,增强体形状为短纤维状。原位合成增强体的加入显著提高了钛基复合材料的洛氏硬度。     

不同(TiB+TiC)含量对颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响

利用海绵钛与B4C粉末之间的自蔓延高温合成反应,经普通熔铸工艺制备了TiB晶须和TiC粒子增强的钛基复合材料.研究了不同TiC、TiB含量对颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响.     

原位热压反应制备Ti3AlC2／TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点，有着潜在的广泛应用前景。然而，单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低，限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究，并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征，最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系，可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2／TiB2复合材料；引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。     

原位反应制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展

原位反应制备的颗粒增强钛基复合材料中增强颗粒与基体的相容性好,复合材料高温性能稳定,成为制备高性能颗粒增强钛基复合材料的首选途径.目前,粉末冶金法、熔铸法、放热弥散法、燃烧合成法和机械合金化法都已用于原位反应制备颗粒增强钛基复合材料.综述了这些制备方法的原理、特点以及制备出的复合材料的组织和性能,指出了原位反应制备颗粒增强钛基复合材料今后的发展方向.     

原位TiB/Ti复合材料熔体停止流动机理研究

采用自蔓延高温合成-感应熔炼制备了原位TiB/Ti复合材料。通过对钛基复合材料熔体停止流动前沿显微组织的观察,结合钛基体合金的停止流动机理,研究了原位TiB/Ti复合材料熔体的停止流动机理,并建立了钛基复合材料熔体的停止流动模型。研究发现,在停止流动前沿,TiB增强相呈漩涡状分布,在其前面存在一个几乎全是基体合金的合金带。     

原位合成TiC和TiB增强钛基复合材料的微观结构与力学性能

利用钛与Ｂ４Ｃ之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔钐工艺原位合成制备了ＴｉＣ、ＴｉＢ增强的钛基复合材料。光学金相、ＥＰＭＡ、ＴＥＭ和Ｘ射线衍射的研究结果表明：存在匠两种不同形状的增强体,即短纤维状ＴｉＢ晶须和等轴、近似等轴状ＴｉＣ粒子。ＴｉＢ、Ｔｉ基体界面洁净,没有明显的界面反应,而ＴｉＣ、Ｔｉ基体界面有非化学配比的ＴｉＣ过度层存在。由于增强体承受载荷,基体合金晶粒细化以及高密度位错的存在,制备钛基     

新型损伤容限型钛合金TC21稀土催化固体渗硼

采用固体粉末渗硼法对新型损伤容限型钛合金TC21表面进行稀土催化化学热处理,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)与金相显微镜(OM)研究了渗层组织形貌和物相组成。结果表明:钛基表面渗硼层包括以整体薄壁状在基体外层分布的TiB2和以须状晶形式在次表层分布的TiB双强化渗层,渗层与基体结合紧密;渗剂中稀土含量对渗层性能的影响存在有最佳值;且发现此方法实现了钛合金TC21表面B、C共渗。     

Microstructure and microhardness of Ti3Al matrix composites produced by XD^TM synthesis

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｒｅｅｐｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅｓｍ     

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.     

In-situ production and microstructures of iron aluminide/TiC composites

In this study we have tried to produce the titanium carbide reinforced iron aluminide composites by in-situ reaction between titanium and carbon in liquid iron–aluminum alloy doped with titanium and carbon. A homogeneous distribution of titanium carbide particles in the iron aluminide matrix up to about 16 vol% of titanium carbide was intended without agglomeration. The composition of TiC formed during in-situ reaction was investigated by ICP analysis and the Combustion-Infrared Absorption method after chemical dissolution of the iron aluminide matrix. It is found that the composition of titanium carbide formed during melt processing is an average of Ti–48.4 mol% C. In addition, titanium carbide has very low solubility of Fe and Al. The microstructure of composites consists of three different regions; primary large TiC particles of 5–40 μm, matrix with small dendritic TiC particles of about 1 μm and particle-free regions around primary large TiC particles. The formation of this complex microstructure can be explained by assuming the Fe₃Al–TiC pseudo-binary system containing the eutectic reaction. Particle-free regions are halos of iron aluminide phase and the formation of halos is explained by coupled zone concept. Subsequent heat treatment at 1373 K for 48 h induces spheroidization and/or coarsening of small TiC particles, while microstructure after heat treatment at 973 K for 48 h exhibits the additional formation of small TiC precipitates. Though excess 1 mol% Ti addition over the Ti content for TiC formation is soluble to Fe–28 mol% Al, excess 1 mol% C addition forms the secondary Fe₃AlC phase during melt processing.     

CermeTi® discontinuously reinforced Ti-matrix composites: Manufacturing,properties, and applications

Advanced powder-metallurgy technology has led to the development of the CermeTi® family of titanium metalmatrix composites. Reinforcing the titanium alloy matrix with titanium carbide or titanium boride particles results in superior properties. These discontinuously reinforced titanium composites have excellent room- and elevated-temperature properties and are exceptionally wear resistant. High quality, near-net shape CermeTi composite components are being produced commercially and are being evaluated for potential applications in military vehicles, commercial automotive engines, sporting goods, industrial tooling, and biomedical devices.     

SiCf/Ti-43Al-9V复合材料的界面反应

利用纤维涂层法和真空热压工艺制备SiC纤维增强γ-TiAl金属间化合物(Ti-43Al-9V)复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)仪等研究复合材料的界面反应产物和界面反应产物的生长动力学。结果发现,SiCf/Ti-43Al-9V复合材料的界面反应生成了TiC、Ti2AlC和Ti5Si3,分三层分布。从SiC纤维到Ti-43Al-9V基体,界面反应产物序列为:TiC/Ti2AlC/Ti5Si3+Ti2AlC(颗粒)。界面反应产物的生长受扩散控制并遵循抛物线生长规律,其生长激活能Q和指前因子k0分别为190kJ/mol和2.5×10-5m.s-1/2。与其它Ti合金基的复合材料相比,γ-TiAl基复合材料的界面热稳定性更好。     

热压烧结反应生成TiB／Ti-4．0Fe-7．3Mo复合材料的组织与性能

采用机械合金化(MA)的方法将B和FeMo粉末与金属Ti的粉末混合均匀，球磨10h后，真空热压烧结制备原位生成TiB增强Ti-4．0Fe-7．3Mo复合材料。在金相显微镜(OM)下观察，复合材料由TiB增强区与不含TiB的基体所组成。TEM研究表明：增强区足由反应生成的TiB增强的α和β-Ti2相共同组成，在α和β-Ti相交界处分布的TiB不仅尺寸较人，而且数量也较两相内部的TiB多。在α钛中观察到少量的平行于α相板条的特殊TiB的存在。反应生成的TiB呈截面为六边形的针状，与基体的界面清洁、平直匹配良好。复合材料的三点弯曲强度和杨氏模量均随反应生成TiB体积含量的增加而降低。