原位生成（TiC、TiB）/Ti基复合材料的组织与性能研究
发布时间：2020-12-11 20:20
钛基复合材料具有优异的力学性能、耐腐蚀性以及生物相容性,因而广泛应用于航天航空、航海及医疗等领域。本文以Mo2C粉末、MoB2粉末和纯钛粉为原料,通过原位反应制备TiC/Ti基复合材料和TiB/Ti基复合材料,其中复合材料中增强体体积分数分别为1.38 vol%、2.8 vol%和4.1 vol%。探究不同烧结温度对复合材料力学性能的影响,确定最佳烧结温度;探究增强体体积含量对复合材料的组织及力学性能的影响,确定最优增强体体积含量;进一步制备不同TiC:TiB比例的（TiC+TiB）/Ti基复合材料,研究复合材料中TiC:TiB比例对复合材料的组织和性能的影响规律,对比研究相同Mo含量以及体积分数下,单一增强相与复合增强相对复合材料组织及力学性能的强化区别。本文首先探究了烧结温度对TiC/Ti基复合材料的影响,实验结果表明,当烧结温度由1200℃升高至1300℃,TiC/Ti基复合材料的致密度明显升高,1300℃时,致密度可达98%以上,并且随着TiC颗粒含量增加而增大。力学性能结果显示,烧结温度对TiC/Ti基复合材料洛氏硬度及压缩性能的影...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
5vol%TiC/Ti6Al4V复合材料中TiC颗粒的形态
西南大学专业硕士学位论文6通过对微观结构的设计，改善复合材料的塑性[27-30]。如图1-2的3.5vol%TiBw/TA15复合材料的微观结构中可以明显看出，分布于复合材料晶界处的TiBw所形成的准连续的网络结构，这种网状结构可在高温状态下有效抑制晶粒生长，进一步提高晶界强化效果，进而强化钛合金的室温和高温强度，由于TiBw增强相能有效连接相邻基体颗粒，形成“钉销”作用，增加细小单元间的协调变形能力，有效抑制颈缩，从而改善复合材料的塑性及变形能力[31-34]。表1TiC/TiB增强钛基复合复合材料的力学性能反应体系增强相制备方法烧结温度抗拉强度(MPa)抗压强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)参考文献TiC-Ti6415%TiC激光直接沉积--1636±231310±2214.1±0.2[17]C-Ti0.4%Gr放电等离子烧结1073K638-504.628[26]Mo2C-Ti5%TiC真空烧结1300°C834.5-827.84.6[20]VC-Ti5%TiC真空烧结1300°C596.7-590.95.3[20]CH4-TiH215%TiC气固反应1300°C715-61512.1[5]TiB2-TA155%TiBw真空烧结1100°C773(673K)--16[6]图1-2(a)3.5vol.%TiBw/TA15复合材料TiB网络分布；(b)为(a)中蓝方区域的放大图[31]Fig.1-2(a)TheTiBnetworkdistributionof3.5vol.%TiBw/TA15composite;(b)enlargedimageofblue-squareregionin(a)[31].
i复合材料，其中烧结后的5vol.%(TiB+TiC)/Ti纳米复合材料同时具有高拉伸强度（>800MPa）和优异的拉伸延展性（>20%）。如图1-3所示为烧结后5vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4V复合材料中，TiB纳米线组成网状结构，TiC颗粒沿网络边界分布,复合材料强度提高，同时具有可观的延展性。主要原因在于：一是高纵横比的TiB纳米线载荷传递效率高，有效提高复合材料的强度，且弯曲时不会突然断裂，具有一定的可塑性；二是TiB纳米线形成的的3D网络编织结构能使裂纹偏转，有助于保持良好的拉伸延展性。(TiB+TiC)/Ti复合材料的力学性能如表2所示。图1-35vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4V烧结样品的微观结构的SEM图像：(a)烧结后的3D网状结构图，(b)典型微观结构图[39]Fig.1-3SEMimagesshowingthemicrostructuresofas-sintered5vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4Vsample.a)Apseudo-3Dpresentationoftheas-sinteredmicrostructure,b)afocusedviewcontainingatypicalcell[39]表2(TiB+TiC)/Ti复合材料的主要力学性能
本文编号：2911164
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
5vol%TiC/Ti6Al4V复合材料中TiC颗粒的形态
西南大学专业硕士学位论文6通过对微观结构的设计，改善复合材料的塑性[27-30]。如图1-2的3.5vol%TiBw/TA15复合材料的微观结构中可以明显看出，分布于复合材料晶界处的TiBw所形成的准连续的网络结构，这种网状结构可在高温状态下有效抑制晶粒生长，进一步提高晶界强化效果，进而强化钛合金的室温和高温强度，由于TiBw增强相能有效连接相邻基体颗粒，形成“钉销”作用，增加细小单元间的协调变形能力，有效抑制颈缩，从而改善复合材料的塑性及变形能力[31-34]。表1TiC/TiB增强钛基复合复合材料的力学性能反应体系增强相制备方法烧结温度抗拉强度(MPa)抗压强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)参考文献TiC-Ti6415%TiC激光直接沉积--1636±231310±2214.1±0.2[17]C-Ti0.4%Gr放电等离子烧结1073K638-504.628[26]Mo2C-Ti5%TiC真空烧结1300°C834.5-827.84.6[20]VC-Ti5%TiC真空烧结1300°C596.7-590.95.3[20]CH4-TiH215%TiC气固反应1300°C715-61512.1[5]TiB2-TA155%TiBw真空烧结1100°C773(673K)--16[6]图1-2(a)3.5vol.%TiBw/TA15复合材料TiB网络分布；(b)为(a)中蓝方区域的放大图[31]Fig.1-2(a)TheTiBnetworkdistributionof3.5vol.%TiBw/TA15composite;(b)enlargedimageofblue-squareregionin(a)[31].
i复合材料，其中烧结后的5vol.%(TiB+TiC)/Ti纳米复合材料同时具有高拉伸强度（>800MPa）和优异的拉伸延展性（>20%）。如图1-3所示为烧结后5vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4V复合材料中，TiB纳米线组成网状结构，TiC颗粒沿网络边界分布,复合材料强度提高，同时具有可观的延展性。主要原因在于：一是高纵横比的TiB纳米线载荷传递效率高，有效提高复合材料的强度，且弯曲时不会突然断裂，具有一定的可塑性；二是TiB纳米线形成的的3D网络编织结构能使裂纹偏转，有助于保持良好的拉伸延展性。(TiB+TiC)/Ti复合材料的力学性能如表2所示。图1-35vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4V烧结样品的微观结构的SEM图像：(a)烧结后的3D网状结构图，(b)典型微观结构图[39]Fig.1-3SEMimagesshowingthemicrostructuresofas-sintered5vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4Vsample.a)Apseudo-3Dpresentationoftheas-sinteredmicrostructure,b)afocusedviewcontainingatypicalcell[39]表2(TiB+TiC)/Ti复合材料的主要力学性能
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