TiB2-Ti-6Al-4V復(fù)合粉體包套熱擠壓工藝研究.pdf

1、鈦基復(fù)合材料具有質(zhì)輕、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，擁有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景，但是制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、塑性變形困難等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其更廣泛的應(yīng)用。因此，尋求低成本、高效率、設(shè)備簡(jiǎn)單的制備工藝，將有利于促進(jìn)鈦基復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用。為此，本文以2.6wt.％ TiB2/Ti-6Al-4V復(fù)合粉體為研究對(duì)象，探索了大顆粒Ti-6Al-4V粉末和小顆粒TiB2粉末的低能球磨工藝，系統(tǒng)研究了預(yù)燒結(jié)+包套熱擠壓工藝(擠壓比10.56:1)

2、對(duì)復(fù)合材料組織及性能的綜合影響，成功制備出Φ12×220mm的TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料棒材，并進(jìn)一步深入研究了固溶時(shí)效熱處理對(duì)復(fù)合材料組織及性能的影響。
　　通過(guò)低能球磨混粉工藝的研究發(fā)現(xiàn)：隨著球磨轉(zhuǎn)速的降低，基體Ti-6Al-4V顆粒的圓整度越好，隨球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，Ti-6Al-4V顆粒和TiB2顆粒之間粘合越好。結(jié)合SEM和XRD分析，當(dāng)轉(zhuǎn)速為100r/min，時(shí)間為8h時(shí)，可達(dá)到后期制備塑性?xún)?yōu)異、增強(qiáng)相呈準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)

3、狀的鈦基復(fù)合材料的要求。
　　系統(tǒng)地研究了預(yù)燒結(jié)工藝對(duì)包套熱擠壓工藝制備TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料棒材組織及性能的影響。選取預(yù)燒結(jié)溫度范圍為900~1200℃，預(yù)燒結(jié)時(shí)間為0.5~2.0h。隨預(yù)燒結(jié)溫度升高，組織內(nèi)部的孔洞、裂縫等宏觀缺陷逐漸消失、界面焊合逐漸增強(qiáng)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率逐漸增加。當(dāng)預(yù)燒結(jié)溫度達(dá)到1100℃時(shí)，TiB晶須生長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到1343MPa和3.64%。固定預(yù)燒結(jié)溫度為1100

4、℃，將預(yù)燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)至1.0h、2.0h時(shí)，復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度分別為1347MPa、1351MPa，延伸率分別為4.51%、4.88%。溫度升高到1200℃時(shí)，擠壓過(guò)程中包套發(fā)生破裂。最終選擇的預(yù)燒結(jié)工藝為1100℃/0.5h。
　　選用固溶時(shí)效熱處理作為擠壓態(tài)TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料熱處理工藝。研究固溶溫度為950~1100℃，時(shí)效溫度范圍為400~700℃。結(jié)果表明：隨固溶溫度升高，組織中初生α相含量減少，原始β晶粒

5、粗化。當(dāng)固溶溫度升高到1000℃以上時(shí)，α完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣?，淬火后全部為馬氏體。復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度隨固溶溫度的升高先增加后減小。在時(shí)效過(guò)程中，淬火馬氏體逐漸分解成次生的細(xì)小彌散的α+β組織。隨時(shí)效溫度升高，材料的抗拉強(qiáng)度降低，塑性增加，當(dāng)時(shí)效溫度達(dá)到700℃時(shí)，材料發(fā)生過(guò)時(shí)效，抗拉強(qiáng)度下降到1289MPa，延伸率升高到6.5%。經(jīng)1000℃固溶+600℃時(shí)效后的復(fù)合材料在500℃的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1107MPa，延伸率達(dá)到14.88%，顯著提高