原位TiB／Ti复合材料的流动性及其充型能力-宁波工程学院.pdf

原位TiB。／Ti复合材料的流动性及其充型能力 尚俊玲“2 李邦盛2 任明星2 杨 闯2 郭景杰2 (1．华南理工大学机械工程学院2．哈尔虞工业大学材料科学与工程学院) 摘要采用自蔓延高温合成一感应熔炼制备了原位Ti／Ti复合材料，通过熔模铸造，成形了“上”形和楔形钍基复合材 料试样。测定了钛基复合材料的流动性能和充型能力。研究结果表明，与基体合金相比，钛基复合材料熔体的流动性降低 了30％，钛基复合材辩充满楔形试样的最小壁厚为o．30 mm。提出了一种新的表征钛基复合材料充型能力的方法。经计 算t在自由流动的情况下，原位TiB-／Ti复合材料熔体填充细小型腔的大小为o．975～z．460mm。 关键词原位反应；钛基复合材料·流动性-充型能力 中圈分类号TB33lITGlll．4 文麓标志码A文章编号1001—2249(2007)11—0831—03 原位钛基复合材料由于增强相细小、增强相与基体 糙度R口为3．2“m，叶身处的最小壁厚为1．3mm。 界面清洁、干净、结合好，所以比传统方法制备的钛基复 对于采用熔模铸造成形钛基复台材料构件来说，钛 台材料具有更为优异的力学性能[1’2]。目前，原位钛基 基复合材料熔体的流动性对成形钛基复合材料的表面 复合材料的制备工艺有粉末冶金口]、机械合金化[“、自 以及内部质量具有重要的意义。本课题采用条形试样 蔓延高温合成03等。YamadaⅡ～胡等采用超塑成形技术测定了Ti民／Ti复合材料熔体的流动性，以及用楔形试 制备钛基复合材料零部件，以降低生产成本，并采用di— 样测定Ti＆／Ti复合材料熔体对细小型腔的充满能力。 aphragm method(DFM)来降低片状构件成形 forming 中产生的拉伸塑变应力，成功制备了scS．6／sP一700叶1试验方法 片状构件，而且在纤维／基体界面处没有开裂缺陷。与 粉末冶金和超塑性成形相比，熔模铸造是一种成本更低 原位钛基复合材料为体积分数是lo％的TiB晶须 的制备复杂形状构件的方法。目前，熔模铸造的方法已 基体台金熔体的流动性测试用熔模铸造型壳及其蜡模 经用于成形TiB：增强rTiAl金属间化合物，如透平叶 片，透平增加器和其他旋转部件8】。由于钛基复合材料 组装见图1，型壳右侧的内腔形状为“上”形，长度为160 熔体的高粘度，以及由此导致的低流动性，采用熔模铸 mm；左侧的内腔形状为楔形，其剖面形状尺寸见图2。 造的方法成形钛基复台材料薄壁复杂形状构件，非常困 将采用自蔓延高温合成、感应熔炼得到的原位钛基复合 难。 材料熔体浇注到熔模型壳中，冷却、除壳后，对“一L”形试 采用自蔓延高温合成、感应熔炼、熔模铸造相结合 样长度、面积以及楔形试样的最小壁厚进行测量。分别 的工艺能够成形原泣Tl＆／Ti复合材料薄壁复杂构以。上”形试样的长度和楔形试样的最小壁厚作为 件，并且已成形了飞机发动机叶片，叶片的薄壁与厚壁 TiB。／Ti复合材料熔铸成形时的流动性以及充型能力 处的T．B晶须分布均匀，尺寸一致；构件表面光洁，粗 的评定依据。为了对比，在相同的试验条件下，基体台 收稿日期：2007一08—22 基金项目：国家重大基础研究发展规划(973)资助项目(G2000067202～2) (2)合金在300℃和350℃拉伸时口’相从拉伸前 的网状分布逐渐转变为平行于变形方向的条状分布，降 JF，MuDDLEBecha弛ct醐ation [3]NIE of肚删19chenmgP弛apj— 低了变形阻力。 tate aMg_Y—Nd