擠壓態(tài)TiBw-TC4復(fù)合材料熱處理組織與性能研究.pdf

1、本文利用低能球磨混粉結(jié)合真空熱壓燒結(jié)的工藝，以較大尺寸TC4顆粒和TiB2為原料，利用原位反應(yīng)獲得TiB晶須增強(qiáng)體，制備了增強(qiáng)體呈準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀分布的TiBw/TC4復(fù)合材料。將燒結(jié)態(tài)復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓變形，獲得擠壓態(tài)TiBw/TC4復(fù)合材料，進(jìn)而對(duì)擠壓態(tài)材料進(jìn)行退火和淬火時(shí)效熱處理。利用OM、SEM等手段對(duì)熱擠壓和熱處理兩種狀態(tài)復(fù)合材料進(jìn)行組織分析，通過室溫和高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，測試不同狀態(tài)復(fù)合材料力學(xué)性能。
　　擠壓態(tài)復(fù)合材料的晶須增強(qiáng)

2、體沿?cái)D壓方向表現(xiàn)出明顯的定向分布，由于增強(qiáng)體含量較低，基體之間保持了較好的連通度。擠壓態(tài)復(fù)合材料基體組織為網(wǎng)籃組織，這是在相變點(diǎn)以上發(fā)生大量的熱變形造成的。兩相區(qū)保溫爐冷后基體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫чg組織，即β相圍繞在α相的組織；兩相區(qū)保溫空冷后獲得粗化的片層組織，保溫溫度的提高使材料的組織更加細(xì)碎；適當(dāng)延長保溫時(shí)間可以使材料的組織更加均勻。兩相區(qū)上部保溫淬火，大量β相快速冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體α’，馬氏體與α相的襯度較低；時(shí)效處理使馬氏體分解，獲得彌

3、散分布的(α+β)時(shí)效組織。
　　擠壓態(tài)復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性相比于燒結(jié)態(tài)都有明顯提升，增強(qiáng)體含量2vol.％的擠壓態(tài) TiBw/TC4復(fù)合材料屈服強(qiáng)度可達(dá)1048MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1260MPa，延伸率也提升至15.74%。爐冷退火后，材料的強(qiáng)度和塑性都下降；空冷退火可以起到降低強(qiáng)度的作用，2vol.%TiBw/TC4復(fù)合材料經(jīng)900℃保溫1.5小時(shí)后空冷，在塑性不下降的條件下強(qiáng)度降低了200MPa，在其他組份材料中這樣的退火工

4、藝也行之有效。復(fù)合材料的退火處理需要合理延長保溫時(shí)間才能獲得需要的組織和性能。
　　淬火時(shí)效使材料強(qiáng)度明顯提升，并保留了較高的塑性。2vol.%擠壓態(tài)復(fù)合材料時(shí)效后的屈服強(qiáng)度達(dá)到了1235MPa，抗拉強(qiáng)度1371MPa，并具有延伸率11%的良好塑性。增強(qiáng)體含量極低的復(fù)合材料強(qiáng)化效果更加明顯。
　　復(fù)合材料的熱處理工藝與鈦合金有所區(qū)別，本文優(yōu)化了擠壓態(tài)鈦基復(fù)合材料退火和淬火時(shí)效的工藝，為擠壓態(tài) TiBw/TC4復(fù)合材料的加工成