空氣陰極燒結(jié)原位合成TiC-Ti基復(fù)合材料的工藝研究.pdf

1、鈦基復(fù)合材料以其高比強(qiáng)、高比模和耐高溫等優(yōu)點而引起廣泛的注意,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(lǐng)域的應(yīng)用。原位生成的顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料,具有增強(qiáng)體與基體相容性好,界面清晰、潔凈,結(jié)合強(qiáng),增強(qiáng)體在基體中分布均勻,而且成本低廉,工藝簡單,因此逐漸受到人們的關(guān)注。同時,空心陰極等離子燒結(jié)作為一種新興的粉末冶金燒結(jié)技術(shù),是利用空心陰極放電效應(yīng)作為新的燒結(jié)手段,能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬的高溫、快速燒結(jié)。目前,利用空心陰極放電效應(yīng),燒

2、結(jié)原位合成顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料研究尚未見報道。因此研究空心陰極燒結(jié)原位合成顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的工藝具有重要的應(yīng)用意義。
　　 本課題將通過制備復(fù)合材料基體Ti-6Al合金和原位合成TiC顆粒增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料來研究空心陰極等離子燒結(jié)技術(shù)的工藝特點。過對傳統(tǒng)空心陰極結(jié)構(gòu)的討論,在充分考慮燒結(jié)過程中的溫度變化后,設(shè)計出了獨特的陰極結(jié)構(gòu)。
　　 鈦合金基體的空心陰極等離子燒結(jié)過程可分為三個階段:即預(yù)備階段、升溫階段和保溫階段

3、。燒結(jié)過程中試樣的致密度隨著燒結(jié)溫度的增加而增加,燒結(jié)過程中燒結(jié)體致密化明顯。保溫時間對鈦合金基體致密度也有很大影響。
　　 通過分析不同配比、燒結(jié)工藝對原位合成TiC顆粒增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,得到優(yōu)化的合成工藝:基體中添加0.9％石墨,極間距為10mm,工作氣壓為30Pa的條件下于1300℃燒結(jié)6h。在此條件下原位合成的Tic顆粒增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳,TiC顆粒與基體結(jié)合良好,材料斷裂以脆性斷裂為主。<