自生TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其性能的研究.pdfVIP

第18卷 材料科学与工程 增刊 V01．18 Materials Sep．2000 ScienceEngineering 自生TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其性能研究 蒋建清1，马爱斌1，江静华1，B．-K．Kim2，H．．S．Chung (1东南大学材料科学与工程系，南京210018；2韩国机械与材料研究院，韩国昌原市) 【摘要】本文对自生反应法合成碳化钛颗粒增强Ti．6A14V基复合材料的制备过程进行了研究， 设计了两种反应途径，并成功地制各出该类复合材料。碳化钛颗粒的体积百分含量可以通过处理温度、 时间等工艺参数来控制，碳化钛的显微硬度达到2050～2300 kg／mm2左右。特别是，通过这一化学反应 处理，钛基体中的氯含量被明显地降低。最后，测定了该类复合材料的硬度和拉伸性能，结果表明，其 性能随碳化钛颗粒体积分数的增加而升高，特别其高温特性尤为明显。 【关键词】自生Tic颗粒增强钛基复合材料制备性能研究 1前言 2实验方法及过程 金属基复合材料因其具有优越的比强度、比 刚度等优点而倍受关注。多年来，对钛基复合材 试验用基体合金为Ti．6A14V，用海绵钛元 料的研究重点一直是在SiC连续纤维增强方面， 素粉末和～，v 中间母合金配比而成，海绵钛 并取得了很大的进步，己被航空、航天等重要领 颗粒的平均直径为120．0Ⅱm，AI，V颗粒的平均 域所采用11-31，但由于存在着制造工艺复杂、性 直径为12．olam， 能呈强烈各向异性、价格贵等因素，难以被民用 钛基复合材料中的增强体TiC颗粒是通过两 领域接受。因此，近年来颗粒增强型钛基复合材 种途径化学反应而形成的。即固．固反应(工艺 料，日益突显其迫切性，然而，由于钛是一个 A)和气．固反应(工艺B)，从相图可知，TiC 化学性质非常活泼的元素，如何选择合适的增强 其实不是一个定比化合物，它在高温下的碳浓度 体，并通过合适的工艺途径将其制备出来，成为 可以有很大的变化，最大范围从32％(原子百 一个难点，许多可以用来强化铝合金，锌合金等 分数)～48％，因此严格地说应书写成TiC。。 基体的陶瓷颗粒，如SiC、AI，O，等均不太适用， 故而，选用TiC、TiB、TiB，等与Ti基体化学 相容性好的增强体成为最佳的选择，并有一些成 3实验结果与讨论 功的报导¨1，但由于钛合金的冶炼工艺复杂， 熔铸法制备困难，且不易掌握。因此，作者开 3．1反应后的X射线谱和金相组织 发了固态反应法合成自生TiC颗粒增强钛基复 图l为工艺A方法在反应前后的x射线衍 合材料的新工艺，具有方便、易控制、组织均匀 射谱，可以看出，反应前，谱线上有Q-Ti和A13V 等特点㈣，是一种很有前途的制备方法，本文将 峰，在100012保温2小时后，谱线上的A13V峰 简介其制各工艺、组织及力学性能等。 已基本消失了，这说明Al，V已溶入钛基体中了， ·293· 工艺A流程如下： ℃JI。． 30’0鬻5．,-4h 帕 II]000