原位生成粉末冶金鈦基復合材料的研究.pdf

1、鈦基復合材料以其高的比強度比剛度和抗高溫特性而引起廣泛的注意，近年來的發(fā)展很快。但由于其生產(chǎn)成本過高，制約了其在民用領域的應用。原位生成的顆粒增強鈦基復合材料，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鈦基復合材料。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等手段對材料的相組成和顯微組織進行了研究。得到以下結(jié)論：

2、 1)合金元素Fe、Mo、Al對粉末鈦的燒結(jié)致密化行為影響不同。由于Al的偏擴散作用，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的高擴散速率促進了擴散致密化，而Mo的低擴散速率抑制晶粒長大，使高溫燒結(jié)成為可能，從而達到強化燒結(jié)的效果。 2)合金元素Fe對Ti合金的室溫拉伸性能影響明顯。隨著Fe含量的提高，拉伸強度先提高后降低，同時延伸率急劇下降。鐵的強化是密度改善、固溶強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合金的顯微組織細化。隨著Mo元素含量的增加，組織細化作用更加明顯，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合金的拉伸強度，但降低延伸率。 3)稀土元素Nd促進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)過程中形成了瞬時液相以及稀土Nd對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對粉末鈦燒結(jié)致密化促進作用及對合金性能的影響，設計了新型粉末冶金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反應制備TiB增強和TiB+TiC增強復合材料都是可行的。通過Ti與Cr<,3>C<,2>反應也成功制備出原位生成。TiC顆粒增強Ti基復