(TiB+TiC)-Ti基復(fù)合材料的制備、組織與性能研究.pdf

1、本文分別采用金屬粉末注射成形工藝（Metal Injection Molding，MIM）和熔鑄原位合成法制備(TiB+TiC)/Ti基復(fù)合材料。在MIM工藝中研究了粉末與粘結(jié)劑選擇及配比、喂料制備、注射成型、脫脂、燒結(jié)等工藝。熔鑄原位合成法中，對材料的組織性能進(jìn)行了研究。
　　將高純度的B4C粉以質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.4％加入到Ti粉中，和石蠟基粘結(jié)劑體系混煉成成分均勻并具有一定流動性的喂料，然后制粒。混煉時加入硬脂酸(SA)作為表面活性

2、劑以改善粘結(jié)劑對粉末的潤濕性。注射工藝中，模具溫度為40℃、注射壓力為150 MPa、保壓壓力為120MPa、注射溫度為140℃。分別采用三氯乙烷、二硫化碳及汽油進(jìn)行常溫下溶劑脫脂，三者的平均脫脂率分別為56.4%、65.3%、63.4%。當(dāng)脫脂至坯塊重量不再變化時，三者的時間分別為60h、30h、20h。脫脂后的斷口分析顯示，成形坯內(nèi)粘結(jié)劑大部分脫除，粉末之間的通道被打開，坯塊內(nèi)形成了連通孔隙。采用真空燒結(jié)工藝，真空度達(dá)到1×10-2

3、Mpa，先以10/min℃升溫至200℃，保溫5min再以2.3℃/min升至550℃，保溫20min，這時殘留的粘結(jié)劑被徹底脫除。繼續(xù)升溫，最后達(dá)到1240℃，分別在800℃、1000℃、1240℃溫度下保溫40min、60min、60min，隨后試樣隨爐緩冷。
　　B4C在鈦中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分別為2.5%、2.8%、2.9%，采用紐扣式非自耗電極熔煉爐熔煉。分別對熔鑄原位法合成及真空燒結(jié)后的材料試樣進(jìn)行SEM、金相顯微組織分

4、析及XRD相組成分析，兩者的組織基本一致，在高溫下B4C和Ti發(fā)生反應(yīng)生成TiB和TiC。TiB和TiC分布在鈦基體上，能譜分析表明等軸狀或近于等軸狀為TiC增強(qiáng)相，針狀或短棒狀的為TiB增強(qiáng)相。熔鑄原位法合成的增強(qiáng)相分布比較均勻，MIM工藝制備的增強(qiáng)相分布相對不均勻。
　　TiB和TiC增強(qiáng)相生成后，復(fù)合材料的硬度、壓縮強(qiáng)度相比鈦基體及Ti-6Al-4V合金有了很大提高，并且隨著TiB和TiC的增加，材料的壓縮強(qiáng)度、硬度也隨之增