反應(yīng)燒結(jié)TiB增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)表征及性能研究.pdf

1、本文以經(jīng)高能球磨的B粉和Ti粉為原料,采用熱壓燒結(jié)工藝10001300℃/20MPa/1h原位反應(yīng)制備出TiB增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料。利用XRD、SEM、TEM等分析手段研究了燒結(jié)溫度和TiB含量對(duì)復(fù)合材料微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響及規(guī)律,并分析了復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制。依據(jù)TiB晶須中晶體缺陷及橫截面形狀隨其尺寸的變化規(guī)律,提出了TiB缺陷形成機(jī)理及原位反應(yīng)TiB晶須的生長(zhǎng)機(jī)制。微觀組織結(jié)構(gòu)分析表明,在10001300℃熱壓燒結(jié)過(guò)程中,B與

2、Ti能夠完全反應(yīng)原位生成TiB相,基體基本上為單一的α-Ti相。原位TiB晶須的直徑和長(zhǎng)度隨燒結(jié)溫度的提高和TiB含量的增高而增大,長(zhǎng)徑比隨燒結(jié)溫度的提高而略有減小,隨TiB含量的提高而增大。力學(xué)性能測(cè)試表明,復(fù)合材料的致密度均在90％以上,1300℃燒結(jié)的TiB/Ti復(fù)合材料致密度高達(dá)96.7%,其抗彎強(qiáng)度、彈性模量和斷裂韌性分別為939MPa、167GPa和11.5MPa·m1/2。復(fù)合材料的強(qiáng)化取決于TiB晶須的尺寸和體積分?jǐn)?shù)和分

3、布,α-Ti基體的晶粒尺寸和晶體缺陷對(duì)復(fù)合材料的強(qiáng)化也有一定貢獻(xiàn),材料的強(qiáng)化是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。微觀組織結(jié)構(gòu)分析表明,TiB晶須的長(zhǎng)軸方向?yàn)閇010],規(guī)則的六邊形橫截面由(101)、(100)和(101)面構(gòu)成。TiB晶須在基體中不存在確定的取向關(guān)系,與基體之間也不存在確定的取向關(guān)系。原位反應(yīng)生成的TiB晶須存在層錯(cuò)和位錯(cuò)等晶體缺陷,燒結(jié)溫度升高不僅使TiB晶須長(zhǎng)大,而且TiB相中的晶體缺陷類(lèi)型及其密度也隨之變化。尺寸較小的Ti