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。     

SHS法制备钛基复合材料用的TiC颗粒

研究了由Ti，C，Al元素粉末通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制取TiC颗粒过程中体系物相组成的变化情况，以及合成产物的状态。采用燃烧波淬熄法制备了样品，用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术分析、检测了所得样品的相组成和微结构。结果表明，在Ti—C—Al系的燃烧合成反应中，分别产生Ti—Al，Ti—C和Al—C间的多个反应，生成多种金属间化合物相，但最终产物以TiC和纯Al相为主。反应产物的形态为纯Al相分隔的符合化学计量比的等轴TiC颗粒多孔堆积体，颗粒大小均匀，尺寸多在2μm一8μm之间。     

颗粒增强钛基复合材料的制备技术及微观组织

综述了近几年自生颗粒增强钛基复合材料的主要制备技术，其制备方法有粉末冶金、熔铸法、XD^TM法、燃烧合成法、燃烧合成-熔铸法、接触反应法、机械合金化法、激光熔覆法等。论述了不同制备方法中分别以碳化物和硼化物为增强相的钛基复合材料的微观组织。碳化物增强相主要有TiC，Ti2AlC，Ti3AlC等。硼化物增强相有TiB2和TiB。分别对增强相的形态进行了分析，并对钛基复合材料的发展提出了展望。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的形变断裂

通过对ＴｉＣ颗粒增强钛基复合材料断裂研究表明：ＴｉＣ颗粒的缺陷比例对复合材料的断裂裂纹扩展速率有较大影响。形状规则且无缺陷的粒子在受力的初期不易破断,可较大提高裂纹扩展所需。反之,易破碎的粒子则增加了裂纹尖端的扩展应力,提高了裂纹扩展速率。适当的热处理可提高裂纹扩展所需塑性功,从而在一定范围内改善复合材料塑性。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的形变

研究了TiC颗粒增强钛基复合材料增强颗料和基体之间的不均匀形变,得出颗粒和基体之间的形变过程中产生形变摩擦阻力,通过弹塑性力学计算出的TiC/Ti界面上颗粒阻碍基体变形力为TiC强度的0．6倍,阻碍基体中滑移的进行,使基体得到强化。另一方面,当界面上的形变应力同基体的某个晶面形成位错源时,可放出位错环,使应力得到释放,同时增加基体的位错密度,位错互相缠绕形成胞状亚结构,强化基体。     

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。     

TiC颗粒强化钛基复合材料的高温拉伸特性

用预处理熔铸工艺制备的TiC颗粒增强钛基复合材料的室温和300℃～700℃拉伸性能测量表明：复合材料相应于未复合基体合金的强度增量在温室达到24%,而到650℃降为4%,表明复合材料的显微组织有利于室温和低于650℃中的等温度强化;400℃～500℃时出现动态变时效,但延性并未明显下降,意味着PTMP工艺制成的TiC/Ti复合材料间隙元素含量低;300℃～500℃下加工硬化明显增加,可能与复合体中位错密度度增加有关。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的静动态力学性能

利用伺服式疲劳实验机和杆一杆型冲击拉伸实验机对TiC颗粒增强钛基复合材料TP650和基体钛合金的静动态力学性能进行研究,得到不同应变率下复合材料的应力一应变曲线.结果表明,复合材料和基体材料的屈服应力均随应变率的增加而提高,属于应变率敏感材料;TP650的破坏形式以颗粒附近基体的撕裂以及颗粒与基体合金的脱粘为主,几乎没有发生颗粒破碎现象.假设复合材料的微观结构为非均质单胞在空间的周期性重复排列,利用有限元软件对钛基复合材料的静动态力学性能进行数值模拟研究,计算结果与实验结果吻合良好.进一步通过数值模拟预测了颗粒形状和颗粒体积分数的变化对TiC颗粒增强钛基复合材料静动态力学性能的影响.     

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     

钛合金表面激光熔覆原位生成TiC增强复合涂层

利用Cr3C2和TiC生成自由能和稳定性的差异,通过激光熔化法在Ti6Al4V表面制备TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,结果表明：选择合适的激光处理工艺,可使Cr3C2和Ti合金粉末通过原位结晶置换反应生成TiC/Ti复合材料熔覆层。亚微米级的TiC颗粒均匀地分布于复合材料的基体中,复合材料的基体组织随合金粉末的成分不同而改变。     

TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能(英文)

运用等离子喷涂技术制备了TiC颗粒增强镍基合金复合涂层,分析了TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的微观结构,研究了其摩擦磨损行为与机理。结果表明:TiC颗粒增强镍基合金复合涂层主要由γ-Ni,CrB,Cr7C3和TiC构成;复合涂层与基底材料间形成了厚度为9.4μm的过渡层,达到了冶金结合。当TiC颗粒含量为30%(体积分数)时,复合涂层的摩擦系数和磨损率均最低,即其摩擦系数为0.33,较纯镍基合金涂层降低了30%;其磨损率为0.3×10-3mm3/m,是纯镍基合金涂层的1/3。当载荷在6～10N的范围内时,复合涂层呈轻微磨损,其磨损机理主要为粘着磨损;当载荷达到12N时,复合涂层产生严重磨损,其磨损机制转变为硬质相的脱落和转移层的层脱剥落。     

Morphological evolution of primary TiC carbide in laser clad TiC reinforced FeAl intermetallic composite coating

1　INTRODUCTIONIronaluminumbasedonFeAlintermetallicalloywasexpectedtobeanimportantandpotentialhightemperaturematerial,becauseitsgoodresistancetooxidationandcorrosion ,lowdensityandhightem peraturemelting point[12 ] .However ,theintrinsicpropertiesofFeAlintermetallicalloy ,suchaslowductilityandlowfracturestrength ,limiteditsindus trialapplications .Howtoimprovemechanicalproper tiesofFeAlintermetallicalloyandexpanditsindus trialapplicationrealmwasanimportantresearchas pectformaterialworke…     

颗粒增强复合钎料钎焊TiAl合金接头界面结构及性能

采用纳米Si3N4颗粒增强的AgCuTi复合钎料(AgCuTiC)实现了TiAl合金的钎焊连接.利用SEM,EDS及XRD等分析方法确定了TiAl/AgCuTiC/TiAl接头的典型界面结构为TiAl/AlCu2Ti/Ag(s,s)+TiN+ Al4Cu9+Ti5Si3.结果表明,钎焊过程中从TiAl母材溶入液相钎料的活性钛与复合钎料中纳米Si3N4颗粒发生反应,在钎缝中形成了细小的颗粒状TiN,Ti5Si3及Al4Cu9化合物增强的银基复合材料组织.银基复合材料的形成不仅提高了钎缝自身的强度,而且通过降低钎缝的线膨胀系数缓解了接头残余应力,并最终改善了钎焊接头的性能.当采用增强相含量为3％的AgCuTiC钎料在880℃保温5min条件下钎焊时,接头室温平均抗剪强度最高为278 MPa,比采用AgCuTi钎料提高40％.     

氩弧原位合成TiC颗粒增强Fe基复合层

通过在Fe基自熔合金粉末中添加一定比率的强碳化物形成元素Ti及石墨,采用氩弧熔敷法在中碳钢基体上制备原位形成的TiC颗粒增强Fe基合金复合涂层.利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射和图像分析系统,对熔敷层显微组织及其影响因素进行了观察与分析.研究结果表明,利用氩弧熔敷技术,可以原位形成细小、弥散分布的TiC颗粒;TiC颗粒沿熔敷层深度呈梯度分布.通过调整预置涂层的厚度、熔敷工艺参数以及石墨的加入量,可以调整控制熔敷层的成形及组织与性能.     

TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能及磨损预测模型(英文)

运用等离子喷涂技术在铝合金表面制备TiCP/镍基合金复合涂层,研究干摩擦条件下载荷、速度和温度对复合涂层摩擦磨损行为与机理的影响规律;建立了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的复合涂层磨损预测模型。结果表明:在不同摩擦条件下,TiCP/镍基合金复合涂层的摩擦因数和磨损质量均低于镍基合金涂层。LS-SVM模型对摩擦因数和磨损失重的预测时间仅为BP-ANN模型的12.93%,其预测精度分别比BP-ANN模型提高了58.74%和41.87%,可有效预测干摩擦条件下TiCP/镍基合金复合涂层的摩擦磨损行为。     

等离子熔覆原位合成TiC陶瓷颗粒增强复合涂层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,在廉价的碳钢表面原位合成了TiC/Ni基复合材料涂层.借助金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织、结构、性能进行了测试.结果表明:当Ti C含量为10%～20%时,熔覆层成形良好,与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层的组织为γ-Ni枝晶、M23C6、CrB及原位合成的TiC陶瓷颗粒,TiC大部分呈球状,少量呈方块状,尺寸为1～2 μm,靠近熔覆层底部的TiC颗粒比近表层的为小,均弥散分布于熔覆层中;熔覆层显微硬度达HV0.1 1000,是碳钢基体的4倍.     

原位TiC颗粒对喷射沉积7093铝合金微观组织的影响

采用喷射沉积及原位反应喷射沉积方法制备7093铝合金及7093+TiC铝合金,研究试验合金420℃热挤压及不同固溶处理后的微观组织和力学性能。探索原位TiC颗粒对喷射沉积7093铝合金组织的影响。结果表明,原位TiC颗粒能够提高喷射沉积7093铝合金的再结晶温度10℃,当固溶温度达到490℃时,7093+TiC铝合金中的富Cu颗粒基本溶解,但并未出现过烧现象。采用450℃×3h+480℃×3h+120℃×24h的制度处理后,7093+TiC铝合金的抗拉强度达754 MPa,伸长率达7.1%。     

TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织均匀性

为了优化自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织均匀性。结果表明,从基材和复合层间的界面到复合层表面,TiC颗粒尺寸逐渐增大,圆整度逐渐变差,其中Ti-C-20wt%Fe体系复合层中TiC颗粒的尺寸增长量(由1μm增长到2～3μm)明显小于Ti-C体系(由1～2μm增长到约10μm)。与Ti-C体系相比,Ti-C-20wt%Fe体系制备得到的复合层中元素分布、硬度和TiC颗粒的体积分数较均匀,在复合层相同位置上TiC颗粒较小,圆整度较好。     

石墨/TiC改性镍基合金复合涂层的摩擦学性能

为降低纯镍基合金涂层在高接触应力下的摩擦因数并进一步提高其耐磨性能,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备石墨/TiC协同改性镍基合金复合涂层。结果表明：复合涂层的摩擦因数较纯镍基合金涂层降低47.45%,磨损质量降低59.1%。纯镍基合金涂层与GCr15钢对摩时,表面产生明显的滑移和粘着变形,从而使纯镍基合金涂层表现出多次塑变磨损和粘着磨损。在复合涂层的磨损表面形成较软的、富含石墨和铁氧化物的转移层,使得其摩擦因数显著降低,质量磨损大为减少。复合涂层的磨损机理主要为转移层的疲劳剥落。