鈦基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐腐蝕性以及生物相容性,因而廣泛應(yīng)用于航天航空、航海及醫(yī)療等領(lǐng)域。本文以Mo₂C粉末、MoB₂粉末和純鈦粉為原料,通過原位反應(yīng)制備TiC/Ti基復(fù)合材料和TiB/Ti基復(fù)合材料,其中復(fù)合材料中增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)分別為1.38 vol%、2.8 vol%和4.1 vol%。探究不同燒結(jié)溫度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,確定最佳燒結(jié)溫度;探究增強(qiáng)體體積含量對(duì)復(fù)合材料的組織及力學(xué)性能的影響,確定最優(yōu)增強(qiáng)體體積含量;進(jìn)一步制備不同TiC:TiB比例的（TiC+TiB）/Ti基復(fù)合材料,研究復(fù)合材料中TiC:TiB比例對(duì)復(fù)合材料的組織和性能的影響規(guī)律,對(duì)比研究相同Mo含量以及體積分?jǐn)?shù)下,單一增強(qiáng)相與復(fù)合增強(qiáng)相對(duì)復(fù)合材料組織及力學(xué)性能的強(qiáng)化區(qū)別。本文首先探究了燒結(jié)溫度對(duì)TiC/Ti基復(fù)合材料的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)燒結(jié)溫度由1200℃升高至1300℃,TiC/Ti基復(fù)合材料的致密度明顯升高,1300℃時(shí),致密度可達(dá)98%以上,并且隨著TiC顆粒含量增加而增大。力學(xué)性能結(jié)果顯示,燒結(jié)溫度對(duì)TiC/Ti基復(fù)合材料洛氏硬度及壓縮性能的影... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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5vol%TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料中TiC顆粒的形態(tài)

西南大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文6通過對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，改善復(fù)合材料的塑性[27-30]。如圖1-2的3.5vol%TiBw/TA15復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)中可以明顯看出，分布于復(fù)合材料晶界處的TiBw所形成的準(zhǔn)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可在高溫狀態(tài)下有效抑制晶粒生長(zhǎng)，進(jìn)一步提高晶界強(qiáng)化效果，進(jìn)而強(qiáng)化鈦合金的室溫和高溫強(qiáng)度，由于TiBw增強(qiáng)相能有效連接相鄰基體顆粒，形成“釘銷”作用，增加細(xì)小單元間的協(xié)調(diào)變形能力，有效抑制頸縮，從而改善復(fù)合材料的塑性及變形能力[31-34]。表1TiC/TiB增強(qiáng)鈦基復(fù)合復(fù)合材料的力學(xué)性能反應(yīng)體系增強(qiáng)相制備方法燒結(jié)溫度抗拉強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)屈服強(qiáng)度(MPa)延伸率(%)參考文獻(xiàn)TiC-Ti6415%TiC激光直接沉積--1636±231310±2214.1±0.2[17]C-Ti0.4%Gr放電等離子燒結(jié)1073K638-504.628[26]Mo2C-Ti5%TiC真空燒結(jié)1300°C834.5-827.84.6[20]VC-Ti5%TiC真空燒結(jié)1300°C596.7-590.95.3[20]CH4-TiH215%TiC氣固反應(yīng)1300°C715-61512.1[5]TiB2-TA155%TiBw真空燒結(jié)1100°C773(673K)--16[6]圖1-2(a)3.5vol.%TiBw/TA15復(fù)合材料TiB網(wǎng)絡(luò)分布；(b)為(a)中藍(lán)方區(qū)域的放大圖[31]Fig.1-2(a)TheTiBnetworkdistributionof3.5vol.%TiBw/TA15composite;(b)enlargedimageofblue-squareregionin(a)[31].

i復(fù)合材料，其中燒結(jié)后的5vol.%(TiB+TiC)/Ti納米復(fù)合材料同時(shí)具有高拉伸強(qiáng)度（>800MPa）和優(yōu)異的拉伸延展性（>20%）。如圖1-3所示為燒結(jié)后5vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4V復(fù)合材料中，TiB納米線組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，TiC顆粒沿網(wǎng)絡(luò)邊界分布,復(fù)合材料強(qiáng)度提高，同時(shí)具有可觀的延展性。主要原因在于：一是高縱橫比的TiB納米線載荷傳遞效率高，有效提高復(fù)合材料的強(qiáng)度，且彎曲時(shí)不會(huì)突然斷裂，具有一定的可塑性；二是TiB納米線形成的的3D網(wǎng)絡(luò)編織結(jié)構(gòu)能使裂紋偏轉(zhuǎn)，有助于保持良好的拉伸延展性。(TiB+TiC)/Ti復(fù)合材料的力學(xué)性能如表2所示。圖1-35vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4V燒結(jié)樣品的微觀結(jié)構(gòu)的SEM圖像：(a)燒結(jié)后的3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖，(b)典型微觀結(jié)構(gòu)圖[39]Fig.1-3SEMimagesshowingthemicrostructuresofas-sintered5vol.%(TiB+TiC)/Ti6Al4Vsample.a)Apseudo-3Dpresentationoftheas-sinteredmicrostructure,b)afocusedviewcontainingatypicalcell[39]表2(TiB+TiC)/Ti復(fù)合材料的主要力學(xué)性能


本文編號(hào)：2911164