發(fā)布時間：2020-11-17 09:03

　　 TiC增強Ti基復合材料(TMCs)具有高強度、高彈性模量、耐腐蝕、良好的高溫強度、良好的高溫抗蠕變性能等優(yōu)良特性,在航空航天、石油化工以等領(lǐng)域擁有廣闊的應用前景。但由于TMCs脆性較大,很難進行變形加工,而焊接方法可以實現(xiàn)TMCs的復雜結(jié)構(gòu)成形,滿足各種工作環(huán)境需要,所以對TMCs焊接行為的研究有著十分重要的意義。相對于其他焊接方法而言,釬焊連接具有成本低、工藝簡單以及焊接強度高等特點,是目前連接Ti基復合材料應用最為廣泛的連接方法之一。本文采用Ti-28Ni共晶釬料,在不同釬焊溫度及保溫時間條件下對母材(Ti-6Al-3Sn-3.5Zr-0.4Mo-0.75Nb-0.35Si+5Vol%TiC)進行真空釬焊連接,運用金相光學顯微鏡、SEM、EDS、XRD等分析測試手段系統(tǒng)地研究了釬縫顯微組織的演變規(guī)律,并對釬焊機理進行了分析。研究表明,釬縫主要由α-Ti、Ti2Ni和TiC三種相組成。釬焊過程中母材和釬料之間進行了強烈的元素擴散反應,釬縫內(nèi)主要含有Ti、Ni、C、Al等元素,各元素分布均勻。隨著溫度的升高或者保溫時間的延長,接頭兩端壓力使得更多釬料被擠壓溢出釬縫,導致Ti2Ni相含量逐漸減少,但是釬料與母材之間反應加劇,釬縫界面寬度逐漸增大,另外,隨著保溫時間的增加釬縫中的TiC尺寸增大,減弱了TiC顆粒的增強作用。對不同參數(shù)下的TMCs釬焊接頭進行室溫剪切強度分析,得出結(jié)論:所有釬焊接頭強度均達到了較高水平,在保溫10min條件下,隨著釬焊溫度的升高,接頭中脆性Ti2Ni相含量減少,組織更加均勻,有利于強度的提升,但在釬焊溫度為1080℃的接頭中出現(xiàn)了大量的粗大α片層,不利于獲得良好的接頭強度,隨著釬焊溫度的升高,接頭強度先升高后降低。在釬焊溫度為1010℃,隨著保溫時間的延長,接頭中Ti2Ni相含量減少,TiC相尺寸逐漸增大,其中,保溫20min條件下的接頭組織更加均勻細小,剪切強度隨著保溫時間的增加先升高后降低。在釬焊溫度為1060℃,接頭強度隨著保溫時間的延長出現(xiàn)少量下降。接頭強度是組織的彌散強化、細晶強化、元素的固溶強化、TiC的釘扎作用以及Ti2Ni相含量等共同作用的結(jié)果,其中Ti2Ni相的含量起到至關(guān)重要的作用。通過對釬縫內(nèi)Ti2Ni相含量與釬縫室溫剪切強度的對比分析發(fā)現(xiàn),隨著Ti2Ni相含量的增加,接頭強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。各參數(shù)下的接頭剪切斷口均以準解理斷裂方式斷裂,斷口中發(fā)現(xiàn)大量的解理臺階、韌窩、撕裂棱和二次裂紋。
【學位單位】：安徽工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG454;TB333
【部分圖文】：

安徽工程大學碩士學位論文以根據(jù)不同工作環(huán)境生產(chǎn)出復雜結(jié)構(gòu)的大型工件，是一種制備 TMCs 行之有效的方法。如圖 1-2 所示，Bin[44]等人分別采用 MWCNTs 和石墨粉兩種原材料結(jié)合TC4，利用熔鑄法制備了兩種 TiC 增強 TMCs。研究表明使用 MWCNTs 制備出的 TMCs 中 TiC 尺寸更加細小，在不明顯減小 Ti 基體合金拉伸率的前提下，顯著增強材料拉伸強度。

-1 等離子高溫燒結(jié)制備 TiC 增強 TMCs，a、b、c: 高能球磨 MWCNTs 和 Ti 合金 和 TEM 組織形貌，d、e、f: 等離子燒結(jié)制備出不同 TiC 含量的 TMCs 組織形貌[39

安徽工程大學碩士學位論文除了研究 TMCs 的制備方法外，國內(nèi)外學者針對 TMCs 的熱處理也進行了廣泛的研究，探索在不同熱處理工藝下，TMCs 組織形貌以及力學性能的變化情況[45, 46]。例如，Jiao 等人[47]采用淬火加固溶處理的方法對 Ti5Si3+TiB/TC4 材料進行分步熱處理（如圖 1-3 所示），發(fā)現(xiàn)通過改變熱處理參數(shù)，材料中的 Ti5Si3相尺寸及分布都有很大變化，因為材料中的馬氏體以及雙重網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，經(jīng)過分步熱處理后 TMCs 在 600℃的抗拉強度可達到 880MPa，比熱處理前有著很大的提升。
【參考文獻】

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本文編號：2887316