網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiBw+TiCp)-TC4復(fù)合材料高溫抗氧化與力學(xué)性能研究.pdf

1、本文是以提高鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能和高溫抗氧化性能為目標(biāo),采用原位反應(yīng)自生技術(shù)結(jié)合粉末冶金的方法,基于細(xì)小的C粉、TiB2粉和大尺寸的TC4粉末,通過低能球磨和熱壓燒結(jié)技術(shù),成功制備出一種增強(qiáng)體呈準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀分布的(TiCp+TiBw)/TC4復(fù)合材料。采用掃描電鏡對復(fù)合材料組織中增強(qiáng)體的形態(tài)和分布進(jìn)行了研究。采用室溫三點(diǎn)彎曲、常溫拉伸和納米壓痕試驗(yàn)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiCp+TiBw)/TC4復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、納米硬度和彈性模量進(jìn)

2、行了測試和評價,揭示出TiBw提高網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiCp+TiBw)/TC4復(fù)合材料力學(xué)性能的原因。并且對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiCp+TiBw)/TC4復(fù)合材料高溫抗氧化行為進(jìn)行了研究,采用X射線衍射、掃描電鏡和能譜分析方法分析了復(fù)合材料氧化膜的形貌和組成,闡述了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiCp+TiBw)/TC4復(fù)合材料抗氧化機(jī)理。
　　探索球磨工藝的試驗(yàn)表明,將C、TiB2和TC4粉共同球磨(200rpm/8h/5:1),與TiB2和TC4粉先球磨(2

3、00rpm/4h/5:1),再加入C粉一起球磨(200rpm/4h/5:1),制備的復(fù)合材料,在組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能上沒有顯著差異,認(rèn)為球磨工藝對本試驗(yàn)體系的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能沒有顯著影響。
　　對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiCp+TiBw)/TC復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)的研究表明:增強(qiáng)體均勻分布在基體顆粒周圍,形成規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),原位自生的TiCp生長在一起形成“TiCp墻”,隨著TiBw含量增加,銷釘狀TiBw增多,一部分TiBw長

4、入TC4基體內(nèi)部,連接著相鄰基體。
　　力學(xué)性能研究結(jié)果表明,隨著 TiBw含量增加,彎曲強(qiáng)度逐漸增大,最大值為827MPa,此時抗拉強(qiáng)度為600MPa,并且從基體中心到網(wǎng)狀界面處納米硬度和彈性模量均增大,認(rèn)為TiBw的引入,增加了基體間的連通度,TiBw具有增強(qiáng)效果,TiBw的性能優(yōu)于TiCp,因此提高了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的力學(xué)性能。
　　抗氧化試驗(yàn)研究結(jié)果表明,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(TiCp+TiBw)/TC4復(fù)合材料在600～700