本文采用熔鑄法制備了TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料,TiC體積含量分別為5%、10%和15%。分析研究了復(fù)合材料中TiC的形態(tài)形成及生長(zhǎng)機(jī)理,探討了TiC形態(tài)的控制和改善手段,分析了熱處理對(duì)復(fù)合材料組織和性能的影響,并對(duì)感應(yīng)凝殼熔煉制備的TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料的組織及室溫和高溫拉伸性能進(jìn)行了分析,討論了熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料的強(qiáng)化和斷裂機(jī)理。熱力學(xué)和XRD分析表明,TiC相在熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料中可以穩(wěn)定存在,當(dāng)TiC含量較少時(shí),復(fù)合材料中凝固析出的TiC主要為共晶TiC,隨TiC含量的增加,復(fù)合材料中共晶TiC含量減少,初生枝晶狀TiC所占比例明顯增加。對(duì)TiC的成分分析表明,熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料中TiC內(nèi)C/Ti原子比接近0.5,處于明顯的C缺乏狀態(tài),導(dǎo)致凝固析出的TiC密度比原始TiC粉末有所減小。對(duì)熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V復(fù)合材料中的TiC生長(zhǎng)形態(tài)研究表明,TiC凝固時(shí)其固液界面為過(guò)渡性界面,因此TiC既有小平面生長(zhǎng)形態(tài)又有非小平面生長(zhǎng)形態(tài)。由于熔體中存在較大尺度的TiC團(tuán)簇,凝固... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 基體的選擇
        1.2.1 鈦合金特點(diǎn)
        1.2.2 Ti-6Al-4V 合金特性
    1.3 增強(qiáng)體的選擇
    1.4 鈦基復(fù)合材料的制備方法
        1.4.1 熔鑄法
        1.4.2 放熱法
        1.4.3 粉末冶金法
        1.4.4 機(jī)械合金化法
        1.4.5 其它方法
    1.5 顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的機(jī)械性能
        1.5.1 拉伸強(qiáng)度和塑性
        1.5.2 彈性模量
        1.5.3 蠕變性能
        1.5.4 疲勞性能
        1.5.5 耐磨性能
    1.6 TiC 的結(jié)構(gòu)及在鈦基復(fù)合材料中的形態(tài)
    1.7 鈦基復(fù)合材料的應(yīng)用和前景
    1.8 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 材料制備及實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 研究路線
    2.2 實(shí)驗(yàn)原材料及成分設(shè)計(jì)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)用原材料
        2.2.2 成分設(shè)計(jì)
    2.3 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的制備
        2.3.1 非自耗電弧熔煉制備
        2.3.2 感應(yīng)熔煉制備
    2.4 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的熱處理
    2.5 組織結(jié)構(gòu)及相變分析
        2.5.1 X 射線衍射分析
        2.5.2 微觀組織分析
        2.5.3 試樣熱分析
    2.6 力學(xué)性能測(cè)試
        2.6.1 拉伸性能測(cè)試
        2.6.2 維氏硬度測(cè)試
        2.6.3 壓縮性能測(cè)試
第3章 熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料鑄態(tài)組織及其控制
    3.1 引言
    3.2 Ti-Al-V-C 系統(tǒng)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析
        3.2.1 體系反應(yīng)生成焓和自由能計(jì)算
        3.2.2 TiC/Ti-6Al-4V 中TiC 原位析出過(guò)程分析
    3.3 熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的組織和相分析
        3.3.1 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料XRD 分析
        3.3.2 不同TiC 含量的TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料組織分析
        3.3.3 凝固析出TiC 的成分與特性分析
        3.3.4 復(fù)合材料中TiC 與基體的界面
    3.4 TiC 含量對(duì)TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料壓縮性能的影響
    3.5 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料中TiC 凝固結(jié)晶形態(tài)與生長(zhǎng)研究
        3.5.1 TiC 的固液界面分析
        3.5.2 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料中TiC 的枝晶生長(zhǎng)
        3.5.3 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料中TiC 的共晶生長(zhǎng)
    3.6 C 加入方式對(duì)熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V 中TiC 形態(tài)的影響
        3.6.1 不同C 加入方式的TiC 形態(tài)
        3.6.2 C 加入方式對(duì)TiC 形態(tài)的影響機(jī)理
    3.7 本章小結(jié)
第4章 熱處理對(duì)熔鑄法制備TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料組織和性能的影響
    4.1 引言
    4.2 相區(qū)分析與熱處理溫度的選擇
    4.3 熱處理對(duì)復(fù)合材料中TiC 形態(tài)及成分的影響
        4.3.1 熱處理溫度和時(shí)間對(duì)TiC 形貌的影響
        4.3.2 熱處理中TiC 的�；瘷C(jī)理及粒化模型
        4.3.3 熱處理對(duì)TiC 生長(zhǎng)層的影響
        4.3.4 熱處理對(duì)TiC 成分的影響
    4.4 熱處理后TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料中TiC 內(nèi)Ti 的析出
        4.4.1 熱處理后TiC 內(nèi)析出相形貌
        4.4.2 析出相的確定與分析
        4.4.3 TiC 內(nèi)Ti 析出的形成機(jī)理
        4.4.4 TiC 內(nèi)Ti 析出對(duì)TiC 的增韌機(jī)理
    4.5 熱處理對(duì)TiC 及復(fù)合材料性能的影響
        4.5.1 熱處理后TiC 的硬度變化
        4.5.2 熱處理對(duì)TiC 內(nèi)裂紋擴(kuò)展的影響
        4.5.3 熱處理對(duì)壓縮性能的影響
        4.5.4 熱處理對(duì)TiC 的改變及其對(duì)復(fù)合材料性能影響機(jī)制的討論
    4.6 本章小結(jié)
第5章 感應(yīng)熔煉TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料組織與力學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 感應(yīng)熔煉TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的鑄態(tài)組織與室溫拉伸性能
        5.2.1 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的感應(yīng)熔煉制備
        5.2.2 感應(yīng)熔煉TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的鑄態(tài)組織與相分析
        5.2.3 感應(yīng)熔煉TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料室溫拉伸性能
        5.2.4 拉伸斷口分析
    5.3 熱處理對(duì)感應(yīng)熔煉TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料組織和性能的影響
        5.3.1 1050oC 熱處理后的組織
        5.3.2 熱處理后拉伸性能
        5.3.3 幾種熱處理工藝對(duì)性能影響的比較
        5.3.4 熱處理斷口分析
    5.4 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料室溫強(qiáng)化與斷裂機(jī)理分析
        5.4.1 室溫強(qiáng)化機(jī)理
        5.4.2 室溫拉伸斷裂機(jī)理及熱處理對(duì)斷裂的影響
    5.5 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料高溫拉伸性能
        5.5.1 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料高溫短時(shí)拉伸性能
        5.5.2 高溫短時(shí)拉伸斷口
        5.5.3 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料短時(shí)持久拉伸性能
        5.5.4 短時(shí)持久拉伸斷口
        5.5.5 TiC/Ti-6Al-4V 復(fù)合材料的高溫強(qiáng)化機(jī)理
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
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