微波燒結(jié)制備鈦基復(fù)合材料及表面微弧氧化改性研究.pdf

1、鈦基復(fù)合材料因具有優(yōu)異的室溫和高溫力學(xué)性能等，被廣泛應(yīng)用于航空、航天及民用等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。為了進(jìn)一步研究不同增強(qiáng)相對(duì)鈦基復(fù)合材料組織和性能的影響，并進(jìn)一步改善其表面性能，本文采用粉末冶金結(jié)合微波燒結(jié)技術(shù)制備了TiC/Ti6Al4V和石墨烯/Ti6Al4V復(fù)合材料。研究了微波燒結(jié)溫度、TiC含量對(duì)TiC/Ti6Al4V組織與力學(xué)性能、耐磨性和抗氧化性的影響，同時(shí)采用微弧氧化表面改性技術(shù)，進(jìn)一步提高了TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料的耐磨性和

2、抗氧化性，分析了電解液組分和TiC含量對(duì)微弧氧化膜層的顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響。最后研究了石墨烯作為新型增強(qiáng)相對(duì)鈦基復(fù)合材料組織和性能的影響以及存在的一些問題。
　　研究結(jié)果表明，微波燒結(jié)制備的TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料由基體ɑ-Ti+β-Ti和TiC相組成，基體(ɑ-Ti+β-Ti)兩相為等軸組織結(jié)構(gòu)，TiC相內(nèi)部處于缺C狀態(tài)。隨著燒結(jié)溫度或者TiC含量的增加，TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料的致密度、基體硬度、室溫壓縮強(qiáng)度均提高

3、，得到最佳燒結(jié)工藝為燒結(jié)溫度1200℃和TiC含量為15wt.％時(shí)，分別達(dá)到98.01%、661HV0.1、1789MPa。在摩擦副為GCr15或ZrO2時(shí)，復(fù)合材料的體積磨損率較基體均有不同程度的減小。隨著氧化溫度的增加， TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料的氧化規(guī)律由拋物線型轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€型，增加復(fù)合材料中TiC含量可以增大氧化激活能，減小氧化物粒徑，TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料的抗氧化性能也越好。
　　采用NaH2PO2+Na2S

4、iO3電解液，可以在TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料表面制備出主要由銳鈦礦TiO2相組成的微弧氧化膜層，其耐磨性較好、腐蝕電流密度較復(fù)合材料基體低2個(gè)數(shù)量級(jí)。TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料表面微弧氧化膜可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料高溫抗氧化性能，但是隨著TiC含量的增加，TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料表面的微弧氧化膜層在高溫下剝落較快。
　　石墨烯作為增強(qiáng)相時(shí)，隨著燒結(jié)溫度的升高，石墨烯易與Ti界面反應(yīng)產(chǎn)生細(xì)小的TiC顆粒，石墨烯/Ti6