颗粒强化钛基复合材料研究取得新进展

钛基复合材料是当前国际材料科学发展的前沿领域之一.颗粒强化钛基复合材料又因其工艺简单,制造成本低,倍受人们的青睐.然而,由于钛的活性大,几乎与所有的增强剂都发生反应,激烈的界面反应导致复合材料的性能劣化,甚至于不如基材,给钛基复合材料的研究开发造成很大的困难,使其发展非常缓慢.     

TiNi形状记忆合金强化的钛基和铝基复合材料

机敏材料在受外部刺激时可作出相应反应 ,以补偿相应的变化或增强预想的效果。连续 Ti Ni SMA纤维增强剂可以改进材料高温下的屈服应力和断裂韧性 ,同时具有机敏材料的特性 ,属于机敏材料。用 SMA作增强剂强化机敏材料的原理是 ,埋入基体中的 SMA室温加载后由奥氏体向马氏体转变 ,加热后又发生逆转变。逆转变相变过程中 ,复合材料里的 SMA收缩 ,在 SMA内产生拉应力 ,基体内产生压应力。基体中的压应力是提高机敏材料拉伸性能的主要因素。1　复合材料的制备使用四种方法制造 SMA增强复合材料 :真空热压 ,热挤压 ,火花等离子烧结和包…     

热处理工艺对近α高温钛基复合材料锻件组织性能的影响

采用扫描电镜、电子万能材料试验机研究了整体锻造成形的TiBw增强高温钛基复合材料锻件的组织和性能,以及不同热处理工艺对锻件组织和性能的影响。结果表明：锻件组织为双态组织,在650℃时表现出优异的高温性能,但在700℃时其强度出现了大幅下降。对锻件进行了不同的热处理,发现随着固溶温度的升高,α相含量和尺寸逐渐降低。另外,其拉伸强度随着固溶温度的升高而升高,但其塑性则会降低。当固溶温度为1 030℃时,可以得到等轴α相含量为18.58%的双态组织,此时高温性能最为优异。其屈服强度为514.0 MPa,极限抗拉强度最高为594.0 MPa,延伸率为13.9%。     

钛基复合材料的进展

综述了各种钛基复合材料的制备工艺、机械性能及其应用;展望了钛基复合材料的发展前景,建议大力开展对钛基复合材料的研究。     

SiC长纤维强化钛基复合材料环形件的制造新工艺

长纤维强化钛基复合材料 ( TMC)作为比强度、比刚度性能极优的耐热材料 ,有希望在航空航天得到应用。特别是圆周方向强化的高比强度 TMC可制作转动环件 ,能大幅度减重。日本学者河野亮等人用缠绕喷射击法制做了 TMC环件并对其进行了评价。试验基材为 SP-70 0 ,强化纤维为 Si C。在外径 94 mm,高 80 mm的 SUS30 4型芯表面缠绕直径为 0 . 1 4 mm、间距为 0 . 3mm的 Si C纤维 ,用低压等离子喷射将基材 SP- 70 0沉积到型芯上。喷射完成后磨削基体表面以消除表面不平。此工序反复进行 5次 ,制成预成形件。将预成形件放入不锈钢盒内真空封…     

用于制备高性能钛基复合材料的碳包覆钛复合粉体研究进展

钛基复合材料中增强相的形貌和分布是决定材料性能的关键,常规粉体机械混合后烧结引入增强相的方式存在形貌难调控、分布单一且均匀性差等问题,导致其强化效果不佳。针对该问题,本团队开发了一系列碳包覆钛复合粉体,通过设计包覆碳源的结构与组成调控粉体烧结过程中增强相的形成路径,不仅实现了增强相形貌调控和不同形貌的组合搭配,而且得到了晶内和晶界双增强相组织,大幅提升了钛基复合材料的力学性能。在此基础上,将碳包覆钛复合粉体拓展应用至钛基复合材料的3D打印领域,解决了高品质复合粉体缺乏并制约其发展的瓶颈问题。总结并评述了碳包覆钛复合粉体在制备钛基复合材料中取得的研究结果与工作进展,为增强相设计与调控提供新的研究思路及技术路线。     

高温钛合金和颗粒增强钛基复合材料的研究和发展

简要回顾了高温钛合金的研究和发展历程,指出现代高温钛合金进一步发展需要解决的主要难题.综述了颗粒增强钛基复合材料的研究现状,从基体的选择、增强相的选择和制备工艺等3个方面,较详细地阐述了颗粒增强钛基复合材料设计中的基本任务.最后对今后的发展趋势进行了展望.     

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     

不连续增强钛基复合材料的研究进展

不连续增强相能有效改善钛基体的力学性能,提高钛基体的耐磨性、高温强度和抗氧化性,拓宽了钛合金的应用领域。陶瓷增强相具有硬度高、耐磨性好、热稳定、成本低廉等优点,成为不连续增强钛基复合材料的首选增强相,其中使用最为广泛的是TiC颗粒和TiB纤维。纳米碳材料因具有高弹性模量以及高抗拉强度等优异性能,可有效改善复合材料的强度、塑性,被用来制备高比强度的钛基复合材料,近年来成为最具潜力增强体材料。本文从增强体材料的选择出发,归纳总结了近十年不连续增强钛基复合材料的研究进展,综述了不同增强体材料对钛基体组织与力学性能的影响以及强化机理,提出进一步的研究方向,为提高钛基复合材料的整体性能和扩大其应用范围提供一定的依据。     

钛基复合材料的红外渗透和连接

快速的红外工艺是最新开发出来的材料加工技术,它是通过快速的辐射加热来提供材料加工所需要的能量。对于金属基复合材料的制造和各种材料的连接来说,红外工艺是快速、有效和节能的方法,迅速的温度跃升和精确的温度控制相结合就能够加工出反应性非常强烈的复合材料。     

玻璃铝基复合材料高温压缩流变行为研究

利用Cleeble－1500对玻璃铝基复合材料在温度为573—723K、应变速率为0．01s^-1～10s^-1的条件下进行高温压缩变形行为的研究。结果表明，应变速率和变形温度变化强烈影响复合材料的流变应力，流变应力随变形速率的提高而增大，随变形温度的升高而降低；玻璃铝基复合材料高温塑性变形时的流变行为可用Zener·Hollomon参数的双曲正弦函数来描述。     

陶瓷颗粒增强钛基复合材料的研究进展

陶瓷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,成为钛基复合材料发展领域新的研究热点。系统地介绍了陶瓷颗粒增强钛基复合材料的最新研究进展和发展趋势,重点论述了该类复合材料组分的选择与改善匹配性的措施,并简要介绍了几种常用的制备方法,包括金属粉末注射成形法(MIM)和原位合成法(In-Situ)及其与传统制备方法结合形成的新工艺。     

SiC纤维增强钛基复合材料研究进展

概述了作者研究组近年来在SiC纤维增强钛基复合材料研究领域开展的工作及取得的进展.采用具有自主知识产权的SiC纤维,研究了PVD先驱丝制备方法和真空热压/热等静压复合材料成形工艺,获得700℃拉伸强度＞1500MPa的SiCf/Ti-6A1-4V复合材料,分别制备出长度＞400mm和直径＞200mm的钛基复合材料棒材和环形件.此外,分别采用粉末布与粉浆涂挂先驱丝两种低成本方法制备出钛基复合材料,确定了新的胶粘剂并优化了相关工艺参数.     

Effects of Reinforcements on Creep Resistance of Hybrid-Reinforced Titanium Matrix Composites

Hybrid-reinforced titanium matrix composites (TMCs) were in-situ synthesized by common casting and hot-working technologies. High-temperature creep behavior of the matrix titanium alloy and composites was tested at 873, 923, and 973 K in the stress range from 20 to 300 MPa. Depending on the stress levels, creep behavior of the matrix alloy and composites was divided into two stress regions. Creep resistance of the composites was significantly enhanced by the reinforcements. Threshold stresses and stress transfer effects were introduced to explain the enhancement of creep resistance. In most cases, high volume fractions of reinforcements caused a deleterious effect on the creep resistance of composites. On the other hand, types and morphologies of reinforcements were the dominant factor contributing to the enhancement of creep resistance.     

原位合成TiB增强钛基复合材料的微观组织研究

在热力学计算纯钛粉与TiB2颗粒生成TiB条件的基础上，采用原位反应粉末冶金技术制备了TiB／Ti复合材料。试验结果表明，采用计算的反应条件可以实现纯钛粉与TiB2颗粒完全反应，反应生成物TiB呈晶须状，TiB晶须在基体中均匀分布，并与基体之间界面平整、干净。     

自生颗粒增强钛基复合材料的研究进展

从钛合金基体和增选择ＴＭＣｓ的制备方法,ＴＭＣｓ的微观组织和界面结构,ＴＭＣｓ的性能和ＴＭＣｓ的应用５ 个不同方面叙述了自生颗粒增强型钛基复合材料的研究进展。．     

钛合金TC4高温氧化特性研究

研究了最常用钛合金TC4在850~1 050℃的高温氧化特性,采用光学、扫描电镜观察、分析氧化层及富氧层形貌。结果表明,在研究的温度与加热时间范围内,TC4单位表面积氧化增重基本呈线性增长的规律;α单相区850℃温度加热的氧化皮形貌与950、1 000、1 050℃下明显不同。氧化过程中出现的内氧化层平均厚度仅和特定加热温度的氧扩散速率相关,与加热时间无关。此外,在富氧层内发现V的强烈富集。     

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。     

Reaction Synthesis of Titanium Matrix Composites Through Powder Metallurgy Processing Technique

Titanium matrix composites reinforced with 10, 20 and 30 vol.% of in situ TiB–TiC reinforcements were fabricated using powder metallurgy method which offers economical solution for production of high performance materials. The in situ composites were produced by reaction of sintering of uniformly blended and compacted powders of titanium and boron carbide in required proportions. XRD analysis confirmed the completion of in situ reaction. SEM studies confirmed uniform distribution and the shape of the reinforcement, TiB as whiskers and TiC as equiaxed particles. The effect of morphology and reinforcement volume on properties of the composites were evaluated by measurement of modulus, hardness, three-point bend test and compression test at ambient temperature along with unreinforced titanium. The study has revealed that the composites with increasing percentage of the reinforcements exhibited improved properties due to the presence of TiB whiskers distributed uniformly. Fractography of the three-point bend tested samples revealed the plastic mode of fracture for unreinforced titanium and the composites exhibiting mixed mode of fracture.