碳纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的界面與性能研究.pdf

1、隨著當(dāng)代高新技術(shù)對材料高性能的需求愈加迫切，綜合性能優(yōu)異的鈦基復(fù)合材料得到很好的發(fā)展，它高比強(qiáng)度、比剛度、優(yōu)良的耐腐蝕性和高溫抗蠕變性等特點(diǎn)，存在巨大的研究和應(yīng)用潛力。Ti-C反應(yīng)體系成本低，原位生成的TiC增強(qiáng)相熔點(diǎn)高，與鈦兼容性良好，可大大提高基體性能?，F(xiàn)有研究多集中于TiC顆粒增強(qiáng)鈦基合金，而利用碳纖維的單向有序形態(tài)，原位生成碳化鈦纖維增強(qiáng)鈦材料是一種新的研究方向。已有研究者制備TiC短纖維增韌鈦基復(fù)合材料，成功改善了材料性能。若

2、能通過合成TiC纖維或TiC類纖維結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)基體材料性能，將對降低纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備成本、生產(chǎn)周期以及增強(qiáng)鈦材料性能有重要意義。
　　本文基于以碳纖維作為導(dǎo)向合成碳化鈦纖維增強(qiáng)材料的研究構(gòu)想，采用氬氣保護(hù)常壓燒結(jié)的制備方法，制備α-Ti與碳纖維復(fù)合材料樣品，使用掃描電子顯微觀察分析、成分分析、物相分析等方法，研究主要結(jié)果如下：
　?。?）在C纖維和純Ti混合燒結(jié)過程中，反應(yīng)擴(kuò)散生成TiC，形成TiC類纖維體：①纖維表

3、層高活性C與鈦基體界面生成TiC；②C纖維局部C原子向基體擴(kuò)散為主生成TiC層；③碳纖維致密結(jié)構(gòu)破壞，C原子和Ti原子通過TiC富集區(qū)相互擴(kuò)散，最終使碳纖維轉(zhuǎn)化成TiC的類纖維體。
　?。?）溫度升高，反應(yīng)深度增加，CF表面的TiC殼層發(fā)生變化：附著的TiC細(xì)小顆粒層→疏松花絮狀TiC→致密光滑的TiC殼層→具有顯著顆粒構(gòu)成的不均勻TiC殼層→TiC類纖維體。1500℃燒結(jié)TiC顆粒粗大化傾向增大，TiC殼層厚度不均勻，甚至無法構(gòu)

4、成環(huán)形殼層就與類纖維TiC或TiC成片區(qū)域“焊合”。類纖維狀TiC生長成“片層”的TiC富集區(qū)，1350℃、1450℃、1500℃下燒結(jié)的試樣的TiC富集區(qū)的寬度分別約為15μm、20μm、35μm。
　　（3）與纖維鋪層相比，碳纖維球磨或短切與鈦粉混合，在較低溫度下燒結(jié)便可使碳纖維徹底轉(zhuǎn)化，分別生成均勻彌散分布的粒狀TiC、類短纖維狀TiC。
　?。?）碳纖維鍍鎳提高了纖維與鈦基體的結(jié)合效果，減少了間隙缺陷。燒結(jié)初期，鍍鎳