本文采用高能球磨與熱壓燒結(jié)相結(jié)合的方法制備TiN/Ti基復(fù)合材料,首先將Ti粉與N2通過(guò)高能球磨使之反應(yīng)生成具有一定機(jī)械化程度的復(fù)合粉體,并在后續(xù)熱壓燒結(jié)過(guò)程中進(jìn)一步反應(yīng)生成TiN,通過(guò)對(duì)球磨時(shí)間的控制,研究不同球磨時(shí)間對(duì)復(fù)合材料成分及性能的影響。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定的球磨時(shí)間分別為0.5h,1h,1.5h,2h,球磨氣氛為N2,通入氣體壓強(qiáng)為4atm,熱壓燒結(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)為1100℃/20MPa/2h。利用XRD、電子顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等手段對(duì)球磨后粉末及燒結(jié)后復(fù)合材料的物相組成及微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并對(duì)材料的強(qiáng)度、硬度、抗彎性能等進(jìn)行測(cè)試,進(jìn)而分析材料的增強(qiáng)機(jī)制,此外,本文還對(duì)TiN的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析討論,旨在為復(fù)合材料的制備奠定一定的理論基礎(chǔ)。球磨對(duì)粉末產(chǎn)生了明顯的細(xì)化效果,隨球磨時(shí)間增加,粉末粒徑逐漸減小,當(dāng)球磨0.5h時(shí),粉末粒徑便由原始的44μm降低到26.87nm,當(dāng)球磨2h后,粉末粒徑降低到16.33nm,并開(kāi)始發(fā)生團(tuán)聚。球磨后,N2吸附于金屬Ti粉表面,形成TiNx復(fù)合粉體,此時(shí),粉末晶格畸變嚴(yán)重,且化學(xué)反應(yīng)不完全,并未形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的TiN化合物,在后續(xù)的高溫?zé)Y(jié)過(guò)程... 

【文章來(lái)源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈦基復(fù)合材料反應(yīng)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(jī)械合金化法圖 1.2 原位合成 Ti 基復(fù)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(duì)于鈦基復(fù)合材料的制備最早采用的便是熔鑄法，將反應(yīng)元素粉末置于高溫熔煉設(shè)備中，使其在反應(yīng)過(guò)程中原位形成增強(qiáng)體。目前為止，已成功的利用方法制備出了 TiC、TiB 等增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料。如 YeXia Qin[21]采用高溫熔煉法制備TiB+TiC 雙相增強(qiáng)的 Ti-Al 合金基復(fù)合材料，并對(duì)材料的、強(qiáng)度、硬度、氧化性等性能進(jìn)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(qiáng)體的鈦基復(fù)合材料，并對(duì)材料的微觀(guān)組織和力學(xué)性能等進(jìn)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(qiáng)體的鈦基復(fù)合材料，并對(duì)材料的使用性能進(jìn)行了研究[23]。熔鑄法的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、方便靈活，材料制造成本低，但是，在高溫時(shí)，鈦的活性很高，很容易與基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不良界面產(chǎn)物，從而嚴(yán)重影響材料的使用性能。

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

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超重力場(chǎng)反應(yīng)連接制備TiB2-TiC/1Cr18Ni9Ti和TiB2-TiC/Ti-6Al-4V梯度復(fù)合材料[J]. 尹德軍,趙忠民,張龍,宋義剛.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2015(06)
[2]選區(qū)激光熔化制備TiC_x/Ti納米復(fù)合材料的致密化及顯微組織[J]. 李闖,顧冬冬,沈以赴,孟廣斌.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2011(07)
[3]氧含量對(duì)原位合成（TiB+La2O3）/Ti復(fù)合材料力學(xué)性能的影響[J]. 呂健,王立強(qiáng),覃繼寧,呂維潔,張荻.  機(jī)械工程材料. 2011(06)
[4]陶瓷顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 彭德林,趙璐華,杜立明.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2010(02)
[5]原位自生鈦基復(fù)合材料研究綜述[J]. 呂維潔.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2010(04)
[6]粉末冶金制備原位自生鈦基復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能研究[J]. 周鵬,覃繼寧,呂維潔,張荻.  粉末冶金工業(yè). 2009(03)
[7]TiC顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能[J]. 孔令超,宋衛(wèi)東,寧建國(guó),毛小南.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2008(10)
[8]原位合成鈦基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 肖代紅,宋旼,陳康華.  材料導(dǎo)報(bào). 2007(04)
[9]原位自生鈦基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 肖代紅,宋旻,陳康華.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2007(02)
[10]原位合成多元增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料（TiB+TiC+Y2O3）/Ti[J]. 呂維潔,徐棟,覃繼寧,張荻.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2005(11)

博士論文
[1]MA制備非化學(xué)計(jì)量比TiC_x和TiN_x及其燒結(jié)特性的研究[D]. 孫金峰.燕山大學(xué) 2010

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



本文編號(hào)：2938435