原位生成粉末冶金鈦基復(fù)合材料的研究.pdf

1、鈦基復(fù)合材料以其高的比強(qiáng)度比剛度和抗高溫特性而引起廣泛的注意，近年來(lái)的發(fā)展很快。但由于其生產(chǎn)成本過高，制約了其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。原位生成的顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，具有各向同性，易于成型，成本低廉，因而得到了廣泛的注意。本研究從基體合金優(yōu)化和顆粒增強(qiáng)相的選擇兩方面展開研究，采用粉末法制備了原位生成顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等手段對(duì)材料的相組成和顯微組織進(jìn)行了研究。得到以下結(jié)論：

2、 1)合金元素Fe、Mo、Al對(duì)粉末鈦的燒結(jié)致密化行為影響不同。由于Al的偏擴(kuò)散作用，鋁含量及燒結(jié)溫度提高都加劇燒結(jié)反致密化過程，降低粉末鈦的燒結(jié)致密度。Fe的高擴(kuò)散速率促進(jìn)了擴(kuò)散致密化，而Mo的低擴(kuò)散速率抑制晶粒長(zhǎng)大，使高溫?zé)Y(jié)成為可能，從而達(dá)到強(qiáng)化燒結(jié)的效果。 2)合金元素Fe對(duì)Ti合金的室溫拉伸性能影響明顯。隨著Fe含量的提高，拉伸強(qiáng)度先提高后降低，同時(shí)延伸率急劇下降。鐵的強(qiáng)化是密度改善、固溶強(qiáng)化及顯微組織綜合作用的結(jié)

3、果，而延伸率主要受顯微組織的影響。Mo元素的添加主要有利于Ti-Mo合金的顯微組織細(xì)化。隨著Mo元素含量的增加，組織細(xì)化作用更加明顯，為此添加Mo元素有利于提高鈦合金的拉伸性能。Al也能提高Ti合金的拉伸強(qiáng)度，但降低延伸率。 3)稀土元素Nd促進(jìn)了粉末鈦及鈦合金的致密化過程，其原因是Nd-A1合金粉末在燒結(jié)過程中形成了瞬時(shí)液相以及稀土Nd對(duì)鈦粉末表面氧的凈化作用。Nd-Al粉末的添加可以使鈦粉的燒結(jié)致密度達(dá)到99％以上。

4、 4)根據(jù)常規(guī)合金元素Fe、Mo、Al及凈化元素Nd對(duì)粉末鈦燒結(jié)致密化促進(jìn)作用及對(duì)合金性能的影響，設(shè)計(jì)了新型粉末冶金Ti-15Fe-2.25Mo-1.2Nd-0.4Al合金。該合金燒結(jié)態(tài)室溫拉伸性能達(dá)到了熔鍛鈦合金TC4的水平。 5)采用粉末法，分別通過Ti與TiB<,2>或Ti與B<,4>C反應(yīng)制備TiB增強(qiáng)和TiB+TiC增強(qiáng)復(fù)合材料都是可行的。通過Ti與Cr<,3>C<,2>反應(yīng)也成功制備出原位生成。TiC顆粒增強(qiáng)Ti基復(fù)