本文采用高能球磨與熱壓燒結相結合的方法制備TiN/Ti基復合材料,首先將Ti粉與N2通過高能球磨使之反應生成具有一定機械化程度的復合粉體,并在后續(xù)熱壓燒結過程中進一步反應生成TiN,通過對球磨時間的控制,研究不同球磨時間對復合材料成分及性能的影響。本實驗設定的球磨時間分別為0.5h,1h,1.5h,2h,球磨氣氛為N2,通入氣體壓強為4atm,熱壓燒結實驗參數為1100℃/20MPa/2h。利用XRD、電子顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等手段對球磨后粉末及燒結后復合材料的物相組成及微觀組織結構進行分析,并對材料的強度、硬度、抗彎性能等進行測試,進而分析材料的增強機制,此外,本文還對TiN的反應動力學進行了分析討論,旨在為復合材料的制備奠定一定的理論基礎。球磨對粉末產生了明顯的細化效果,隨球磨時間增加,粉末粒徑逐漸減小,當球磨0.5h時,粉末粒徑便由原始的44μm降低到26.87nm,當球磨2h后,粉末粒徑降低到16.33nm,并開始發(fā)生團聚。球磨后,N2吸附于金屬Ti粉表面,形成TiNx復合粉體,此時,粉末晶格畸變嚴重,且化學反應不完全,并未形成結構穩(wěn)定的TiN化合物,在后續(xù)的高溫燒結過程... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈦基復合材料反應吉布斯自由能Fig.1.1GibbsfreeenergyofTitaniummetalmatrixcomposites

（a）熔鑄法（b）粉末冶金法（c）自蔓延高溫合成法（d）放熱彌散法（e）機械合金化法圖 1.2 原位合成 Ti 基復合材料制備方法Fig. 1.2 preparation method of titanium metal matrix composites in-situ synthesized1.3.1 熔鑄法對于鈦基復合材料的制備最早采用的便是熔鑄法，將反應元素粉末置于高溫熔煉設備中，使其在反應過程中原位形成增強體。目前為止，已成功的利用方法制備出了 TiC、TiB 等增強的鈦基復合材料。如 YeXia Qin[21]采用高溫熔煉法制備TiB+TiC 雙相增強的 Ti-Al 合金基復合材料，并對材料的、強度、硬度、氧化性等性能進行了研究。Changjiang Zhang 等人也采用此方法成功的制備出了以 TiB 為增強體的鈦基復合材料，并對材料的微觀組織和力學性能等進行了研究分析[22]。Xiao Lu 等人采用此方法研究了以 TiB、TiC、La2O3等不同陶瓷為增強體的鈦基復合材料，并對材料的使用性能進行了研究[23]。熔鑄法的主要優(yōu)點是工藝簡單、方便靈活，材料制造成本低，但是，在高溫時，鈦的活性很高，很容易與基體發(fā)生化學反應，生成不良界面產物，從而嚴重影響材料的使用性能。

圖 1.3 增強相體積含量不同的鈦基復合材料屈服強度與溫度關系. 1.3 relationship between yield strength and temperature of different percent reinforce 氧化性能強體的加入使材料的抗氧化性能也大大提高，Qin[1]等人對原位合成及 TiB+TiC 雙項增強的 Ti 基復合材料的氧化行為進行了深入的研究TiB或TiC的加入可促進復合材料形成致密的氧化膜，且增強體的含量厚度會越小。如圖 1.4 所示，增強體 TiB 和 TiC 摩爾比為 4：1 時，層厚度比增強體 TiB 和 TiC 摩爾比為 1：1 時的氧化層厚度小，因此B 提高鈦基復合材料的抗氧化性能力比增強體 TiC 好。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]MA制備非化學計量比TiC_x和TiN_x及其燒結特性的研究[D]. 孫金峰.燕山大學 2010

碩士論文
[1]原位自生（TiC+TiB）/Ti復合材料的制備及力學性能研究[D]. 李小新.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]反應燒結TiB增強Ti基復合材料組織結構表征及性能研究[D]. 諶廣昌.哈爾濱工業(yè)大學 2007



本文編號：2938435