铸态(TiB+TiC)/Ti复合材料组织和性能的研究

利用钛与碳化硼及石墨之间的自蔓燃高温合成反应,经非自耗电弧熔炼工艺制备了TiB晶须和TiC粒子混杂增强的钛基复合材料。借助扫描电镜和透射电镜观察了复合材料的微观结构,结果表明:原位合成增强体均匀地分布在基体合金中,TiB增强体以晶须状生长,而TiC增强体以树枝状、等轴状生长。原位合成增强体与基体合金的界面非常干净,不存在界面反应产物,但TiC粒子周围的基体合金中存在高密度的位错。原位合成增强体的加入提高了复合材料的力学性能,合金化元素铝的加入不仅固溶强化了钛基体合金,同时使增强体长得更为细小,也有利于改善复合材料的性能。      

石墨添加对原位合成钛基复合材料高温力学性能的影响

利用钛与碳化硼及石墨之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了不同摩尔比值TiB和TiC增强的钛基复合材料。测定了原位合成钛基复合材料的高温力学性能。结果表明:由于增强体的原位合成,复合材料的高温拉伸性能与基体合金比较有了明显的提高。高温拉伸断裂与温度有关,温度较低时,增强体断裂是材料失效的主要原因;而随着温度的提高,增强体与基体合金界面脱粘成为材料失效的主要原因。高温拉伸时裂纹容易在短纤维状增强体TiB的端面处形核与长大从而使增强体与基体合金脱粘导致材料失效,因此加入石墨形成更多的TiC粒子有利于提高复合材料的高温力学性能。     

原位生成(TiBw+TiCp)/Ti复合材料的高应变速率超塑性

将纯钛粉和B4C粉按一定比例混合均匀后,通过反应热压方法原位合成制备了TiB晶须和TiC颗粒增强体积分数为3%的钛基复合材料,并在950℃以16∶1的挤压比对复合材料进行了高温热挤压变形.采用X射线衍射仪和扫描电镜分别研究了原位生成复合材料的相结构和微观组织,并在700℃以不同应变速率对钛基复合材料进行了高温拉伸变形.研究表明:纯钛和B4C在1200℃真空热压原位合成产生两种不同形状的增强体,即短纤维状TiB晶须和等轴状的TiC颗粒;应变速率为5.95×10-4、1.19×10-3s-1和0.89×10-2s-1时,(TiBw TiCp)/Ti复合材料都表现出超塑性,延伸率分别为205.43%、148.3%和112.85%;700℃变形时(TiBw TiCp)/Ti复合材料的应变速率敏感指数为0.45.     

激光熔覆沉积钛基复合材料的组织及性能

通过在激光熔覆沉积过程中向熔池内送入一定比例纯Ti粉和B4C颗粒，直接制备出钛基复合材料，分析了所制备材料的微观组织、相组成及性能。结果表明，在激光熔覆沉积过程中，Ti粉和B4C颗粒发生原位反应，生成与基体界面结合良好的TiC和TiB增强相，TiC为短棒状或颗粒状，TiB为短纤维状，复合材料中同时有大量未完全反应的B4C颗粒存在，所制备钛基复合材料的抗拉强度、硬度较激光熔覆沉积的纯钛有较大幅度的提高。     

激光熔化沉积(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料的显微组织与力学性能

利用激光熔化沉积工艺制备了TiB+TiC增强相体积分数分别为9%、11%、22%及57%的4种(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料。随增强相含量提高,TiB形态由片层状向棱柱状转化,TiC形态由不规则颗粒状向枝晶状转化,钛基复合材料硬度及弹性模量均显著提高而塑性明显下降。增强相体积分数约为9%的复合材料表现出较好的综合力学性能,增强相体积分数大于11%后复合材料的抗拉强度急剧降低。与激光熔化沉积态TA15钛合金相比,TiB+TiC增强相体积分数约为9%的复合材料抗拉强度（1040 MPa）及屈服强度（935 MPa）均提高约12%。      

原位TiB/Ti复合材料的熔铸制备及其显微组织

结合Ti-B-Al体系的热力学及Ti-B相图,提出了可制备薄壁、复杂形状原位自生钛基复合材料构件的SMIF工艺.采用XRD、SEM和TEM等手段研究用该工艺制备的复合材料的相组成和显微组织.结果表明,钛基复合材料中生成了TiB增强相,且在基体中分布均匀,呈短纤维状;并且Al的加入使得TiB相具有较高的长径比,最高可达110.TiB增强相/基体界面清洁、无污染.受熔模精铸陶瓷型壳的激冷作用,钛基复合材料铸锭表层中TiB相垂直于铸锭的表面分布.与基体合金相比较,钛基复合材料的力学性能有了很大程度的提高.     

颗粒增强钛基复合材料研究新进展

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,成为钛基复合材料的发展趋势.目前日本的Toyota公司采用粉末冶金技术制备了原位反应生成的TiB颗粒增强钛基复合材料,已在汽车发动机进、排气阀等部件得到应用.美国Dynamet公司开发了颗粒增强钛基复合材料CermeTi系列,利用其好的耐磨性能在军事、汽车、体育、医疗器械方面进行了开发.我国西北有色金属研究院研制出了性能优异的TP-650钛基复合材料,并且上海交通大学等亦在原位反应法方面作出了较好的结果.     

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晶须和TiC颗粒复合增强Ti复合材料的压缩性能及微观结构

采用反应热压方法制备了原位TiB晶须和TiC颗粒复合增强钛复合材料，对复合材料进行了高温压缩试验，对变形前后的微观结构进行了分析。在350-650℃温度范围内，复合材料的强度均明显高于钛基体。原位增强相与钛基体具有良好的界面结合，压缩变形后在钛基体中产生大量的形变孪晶。     

微波烧结原位合成TiC增强钛复合材料的性能

以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料,用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料,研究了这种材料的组织和性能并探讨了TiC增强相的生成机理.结果 表明,微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相.MWCNTs的添加量(质量分数,下同)低于1％时TiC呈现颗粒状且分布均匀,Ti基体致密;MWCNTs的添加量高于1....