B改性Ti-6Al-4V合金的SPS制备与性能研究

发布时间：2017-11-26 00:03

本文关键词：B改性Ti-6Al-4V合金的SPS制备与性能研究

【摘要】：放电等离子烧结技术（SPS）具有升温速率快、烧结时间短、烧结温度低等特点，是近年来发展起来的一种新型、快速烧结技术，在制备高性能新材料方面具有很大的潜力。本文通过放电等离子烧结技术制备了B改性Ti-6Al-4V材料，分析了放电等离子烧结制备B/TC4材料的烧结致密化过程与机理，系统研究了烧结温度、B添加量及热处理工艺对B/TC4材料显微组织结构和力学性能的影响规律。依据B/TC4材料的SPS烧结过程的收缩特征及微观组织演化规律，可将其划分为以下四个典型的烧结阶段，即颗粒的净化与重排、颗粒的联接、烧结颈长大、塑性变形快速致密化。只有这四个烧结阶段依次并充分进行，，才能制备出高质量的烧结体。将Ti-6Al-4V粉和B粉经混合后置入石墨模具进行SPS烧结，采用B添加量为0.05、0.1、0.2wt%及850、950、1050、1150℃的烧结工艺制备B改性Ti-6Al-4V合金材料。在950℃烧结温度下通过B元素的添加，材料室温组织出现了明显的细化，随着B添加量的增加，材料的相对密度、硬度和拉伸强度不断增大，而延伸率呈先增大后减小的变化规律，并在B添加量为0.1wt%时达到最大值，其相对密度达到99.43%，洛氏硬度为31.2HRC，拉伸强度为975MPa，延伸率为18.9%；随着烧结温度的升高，材料的相对密度、硬度和拉伸强度增大，而延伸率呈先增大后减小的变化规律，并在烧结温度为950℃时达到最大值18.9%；随着固溶温度的升高，Ti-6Al-4V-0.1B材料的硬度、拉伸强度增大，而延伸率减小，相比于普通锻造态TC4合金，经B改性后材料在防护系数上得到明显提高。 SPS制备的B改性Ti-6Al-4V合金材料断裂方式主要为韧性断裂。断口由三种断裂模式组成：合金基体的韧性断裂，TiB晶须的断裂和TiB与合金基体的分离，并随着烧结温度及固溶温度的提高，断口中韧窝数量逐渐减少，TiB晶须的断裂以及TiB与合金基体的界面分离比例都增加。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23

【参考文献】

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