钕氧化物颗粒增强钛基复合材料的显微组织和性能

采用真空自耗电弧熔炼方法成功地研制了原位生成的稀土钕氧化物颗粒增强钛基复合材料.利用光学显微镜观察分析了显微组织.测试了材料的拉伸、热稳定性、持久和蠕变等力学性能.试验结果表明,稀土钕氧化物颗粒在基体上分布比较均匀,并在高温下具有良好的热稳定性.经过1030℃/0.5 h/AC 800℃/1 h/AC 700℃/2 h/AC处理后的钕氧化物颗粒增强钛基复合材料棒材具有良好的拉伸、持久、蠕变和热稳定性等力学性能.     

TiC粒子增强钛基复合材料的显微组织与性能研究

探讨了添加粒子的形态对熔铸法制备的TiC粒子增强钛基复合材料力学性能与显微组织的影响。研究采用的TiC粒子增强的钛基复合材料是用预处理熔炼法 (PTMP)工艺制备的。将二次真空自耗电弧熔炼的铸锭用常规方法锻造成Φ13mm左右的棒材 ,在其上切取拉伸试样和蠕变试样 ,在 80 0～ 10 5 0℃温度范围内热处理 1h ,空冷。测试复合材料的室温和高温拉伸以及蠕变性能。研究结果表明 ,TiC粒子在基体分布均匀 ,添加尺寸为 5 μm以下的球形或近似球形TiC粒子时 ,粒子增强的钛基复合材料的综合性能优异 ,具有良好的热强性与室温塑性匹配 ,直至 65 0℃ ,复合材料仍具有良好的综合机械性能     

碳化硅纳米线增强钛基复合材料的制备与性能研究

采用球磨法将Ti60合金粉末与碳化硅纳米线(SiCnw)混合,通过放电等离子活化烧结工艺制备SiCnw/Ti60复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能力学试验机研究复合材料的组织形貌、物相结构和力学性能。结果表明,在Ti60合金中添加SiCnw后,基体晶粒尺寸显著减小,当SiCnw添加量为0.1%(质量分数)时,SiCnw/Ti60复合材料的晶粒尺寸较Ti60合金下降42%,抗拉强度提高2.7%,为1037 MPa。SiCnw在晶界处的均匀分布可起到钉扎效应,在拉伸过程中SiCnw承担了基体间的载荷传递,从而提高了SiCnw/Ti60复合材料的拉伸强度。     

钛基生物医用复合材料发展现状与进展

以实现人体硬组织修复替代为应用目标的钛基复合材料是当前医用材料研究的活跃领域之一。从基体选择、涂层材料、复合制备技术等方面介绍了生物医用钛基复合材料的研究现状和近年来取得的进展，并提出了将来的发展趋势。     

烧结温度对TiAl基复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结炉在1200～1350℃下对Ti-48Al-2Nb-2Cr预合金粉末和多层氧化石墨烯组成的混合粉末进行烧结,研究了烧结温度对石墨烯增强的TiAl基复合材料组织演变及压缩性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料组织由近γ等轴晶组织逐渐向全片层组织转变,在室温下复合材料组织对其抗压强度和断裂应变的影响较小,而在850℃/0.001 s~(-1)压缩条件下,不同组织的复合材料抗压强度和断裂应变发生显著变化,其中1300℃下烧结获得的细小全片层组织具有最高的高温抗压强度和断裂应变。烧结温度对TiAl基复合材料的组织与性能具有重要影响。     

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。     

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。     

等温挤压变形量对TiB+TiC增强钛基复合材料组织和室温力学性能的影响

塑性变形在提高原位自生非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)强度的同时可改善塑性,但高的屈强比使其变形工艺非常敏感,压缩了适合变形的工艺区间,加大了变形加工难度。为此,提出了钛基复合材料(TMCs)等温挤压方法并成功制备出强塑性匹配较好的颗粒增强TMCs,研究了挤压变形量对其微观组织演化及综合性能变化规律的影响。结果表明,挤压过程中增强体TiB晶须和TiC颗粒断裂并实现二次分布,使TMCs中增强体分布得到合理有效控制,当挤压比从7增大到10时,TiB晶须长径比明显减小,但随后趋于稳定。随着变形量增加,α相内发生连续动态再结晶,形成与片层厚度相当的沿着原始片层呈竹节排布的细小等轴晶粒。从力学性能测试结果可知,在温度较低的两相区(985℃)进行等温热挤压变形,DRTMCs强度可达1 111 MPa,延伸率为15.7%,实现了较好的强塑性匹配。     

锻造对TiC颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响

对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行锻造,通过金相显微镜(OPM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究锻造后材料的显微组织及拉伸断口形貌,利用CETR UMT-3多功能微摩擦磨损测试仪测定材料的摩擦磨损行为。结果表明:锻造后钛基复合材料的组织缺陷得到消除,晶粒明显细化,抗拉强度由1 126 MPa提高到1 309 MPa;材料拉伸断口为TiC解理断裂与基体局部延性断裂相结合的混合型断口。随载荷不断增加,TiC粒子首先断裂,裂纹在基体中迅速扩展,导致复合材料失效。在摩擦实验初期,材料的摩擦因数较小且较稳定,而后期摩擦因数变化幅度较大;随时间延长,磨损面上的TiC颗粒发生破碎,失去承载作用,导致磨损量变大;摩擦磨损过程中材料表面Ti发生氧化,形成氧化磨损;锻造后材料的磨损量及摩擦因数都减小。     

锻造对(TiB+TiC)增强钛基复合材料组织和高温性能的影响

利用Ti与B4C之间的化学反应，采用原位自生的方法制备了5％（体积分数）（TIB＋TiC）（4：1）／Ti-1100复合材料。用X射线和能谱进行了相分析，用金相显微镜（OM）和透射电镜（TEM）研究了锻造对复合材料组织的影响，并对铸态和锻造后的复合材料进行了高温拉伸对比试验。结果发现，利用该方法制备的复合材料中增强体分布均匀。锻造后复合材料由等轴状的α晶粒构成，α晶粒内部有大量的亚结构而且。晶粒的亚结构很不均匀，复合材料的强度和延伸率有很大的提高。锻造对复合材料的高温断裂方式也有明显的影响。     

Mechanical and microstructural properties of titanium/hydroxyapatite functionally graded material fabricated by spark plasma sintering

ABSTRACT

In this article, different functionally graded material specimens were made from titanium powder and hydroxyapatite (HA) submicron particles. The spark plasma sintering method was applied to fabricate the specimens. Two kinds of starting powder mixture were used: mixed powder and ball-milled powder. Percentage of HA was changed from 0 vol.-% to 40 vol.-% in the different number of layers (2, 3 and 5-layer). The effects of the number of the layers and ball-mill process were investigated on microstructure, microhardness, compressive strength and fracture surface. The results show that the grain size has been enhanced by increasing the amount of HA in the layers. In addition, the Vickers microhardness has been first increased by enhancing the percentage of HA, while it has been decreased in the layers with a higher amount of it. Furthermore, the highest compressive strength could be achieved in the five-layer samples. Moreover, specimens with ball-milled powder have higher microhardness and less compressive strength.     

原位自生钛基复合材料的研究进展

原位自生钛基复合材料以其高比强度和高比模量引起了人们的广泛关注,尤其是如何提高其高温性能成为近年来钛基复合材料研究的热点.该文详细综述了原位自生钛基复合材料的各种制备方法、增强体与钛基体的选择、各种增强体的反应体系以及原位自生钛基复合材料的组织结构与力学性能,指出了原位自生钛基复合材料今后的发展方向.     

原位混杂增强钛基复合材料的制备与组织分析

理论上分析了由Ti-B₄C-C系原位自生制备TiB晶须(TiBw)和TiC颗粒(TiCp)混杂增强钛基复合材料的可行性.运用热分析方法(DSC)研究了一定量的钛粉、碳化硼粉与碳粉的混合粉末在加热过程中的反应情况.结果显示复合材料原始粉末加热过程中在940~1150℃这一温度范围内发生剧烈的放热现象,有可能生成了新相.XRD检测分析结果显示在烧结态材料中形成了TiB与TiC,而且TiC的含量随所添加的C含量增加而增加.OM与SEM分析表明复合材料中存在棒状TiB晶须和近似等轴状TiC颗粒两种不同形态的增强体,并且两种增强种体均匀的分布在基体中.实验结果表明,可以采用反应热压法由Ti-B₄C-C系制备原位自生TiB晶须和TiC颗粒混杂增强的钛基复合材料.     

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.     

烧结温度对Al_3Ni金属间化合物增强铝基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金原位合成法制备Al3Ni金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射,扫描电镜,硬度测试和压缩强度测试,研究烧结温度对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:在铝基体中成功获得了均匀分布的金属间化合物Al3Ni增强相;随烧结温度从570℃上升到590℃,复合材料的密度从2.435 g/cm-3上升到2.990 g/cm-3,维氏硬度从~24升高到~37;经590℃烧结制备的复合材料表现出了高的压缩强度(255 MPa)和伸长率(~40%)。     

烧结温度对过滤用SiO_2多孔陶瓷性能的影响

以石英砂、废玻璃和高岭土为主要原料,采用压制成形法制备过滤用SiO2多孔陶瓷。确定了造孔剂的反应温度,探讨了烧结温度对多孔陶瓷吸水率、气孔率、抗弯强度及显微组织的影响。结果表明:造孔剂在300~450℃快速反应;随烧结温度升高,多孔陶瓷的吸水率、显气孔率和液体渗透率逐渐降低,抗弯强度和致密度逐渐提高,最佳烧结温度为1030℃。     

典型褐铁矿烧结试验研究

采用电炉烧制压制小饼的微型烧结方法对褐铁矿进行烧结,利用扫描电镜、X射线衍射对单一褐铁矿在不同烧结温度下的矿物组成以及矿相结构进行分析研究,利用万能压力机测定相应烧结试样的抗压强度,揭示矿物组成和结构与其抗压强度间的相互关系。研究表明:单一褐铁矿烧结矿相主要是赤铁矿和复合铁酸钙形成的交织熔蚀结构,随着烧结温度的升高,复合铁酸钙的微观尺寸明显增大,试样的抗压强度在1 260℃时最大。     

Effects of chromium sources on the microstructure and properties of TiC-steel composites

The composites of low alloy steel reinforced with TiC particles (36?wt-%) were prepared by conventional powder metallurgy process in this paper. The chromium in the steel matrix was provided by pure chromium powder (PCP), low carbon ferrochrome powder, medium carbon ferrochrome powder (MCFP) and high carbon ferrochrome powder. The SEM was used to observe the particle morphology and microstructure. Density, hardness and transverse rupture strength (TRS) of the samples were tested. The results show that the composite prepared with the PCP as a chromium source has low hardness and TRS and the composites prepared with different ferrochrome powders have higher hardness and TRS. The microstructures of the samples prepared with different chromium sources have some differences and provide the differences in mechanical properties and fracture morphology. The sample prepared with the MCFP as chromium source has the highest comprehensive performance after tempering: hardness 70 HRC and TRS 1752?MPa.     

粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展

颗粒增强钛基复合材料因具有高强度、轻量化、耐蚀性和高温力学性能优良等特点被广泛应用于航空航天、汽车工业、医用工程领域。本文介绍了钛基复合材料在国内外的发展概况与研究成果,阐述了钛基复合材料基体组成、增强体形貌及物理性质、增强体引入方式、制备工艺及力学性能等方面,重点讨论了利用不同粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的工艺特点及材料特性,并对其进一步研究提出展望。     

原位合成SiC对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

以铝粉、硅粉、石墨粉为原料, 通过冷压真空烧结原位合成了含不同质量分数SiC颗粒的SiC/Al-18Si复合材料。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备手段表征了铝基复合材料的相组成和微观结构, 研究了原位合成SiC对复合材料微观结构、抗弯强度和显微硬度的影响, 分析了复合材料力学性能的变化规律。结果表明: 复合材料的基体相为Al相, 第二相为Si相和SiC相; 原位合成的SiC颗粒弥散细小的分布在Al基体中, 其颗粒尺寸主要分布在0.2~2.8 μm, 具有亚微米、微米级的多尺度特性; 随着SiC质量分数的不断增加, 复合材料的显微硬度增大, 同时颗粒的平均尺寸仅由0.81 μm增大到1.13 μm, 但仍均匀分布, 正是这种尺寸稳定性, 使得SiC/Al-18Si复合材料硬度远大于Al-18Si; 当SiC质量分数为30%时, 材料的显微硬度最高, 达到HV 134, 相较于Al-18Si提高了88%。