自生鈦基復(fù)合材料顆粒增強(qiáng)相TiC的形態(tài)控制.pdf

1、本文采用熔鑄法制備了自生TiC顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、能譜儀、顯微硬度測定儀、萬能試驗(yàn)機(jī)等手段，研究了材料中TiC形態(tài)變化規(guī)律，合金元素及熱處理工藝對TiC形態(tài)變化的影響規(guī)律，考察了復(fù)合材料的顯微硬度和壓縮性能。 TiCp/Ti復(fù)合材料鑄態(tài)組織中的TiC形態(tài)較復(fù)雜，當(dāng)含碳量低于共晶點(diǎn)時，TiC為羽毛狀共晶TiC；含碳量在共晶點(diǎn)附近時，TiC為棒狀或片狀共晶TiC和少量初生等軸枝晶TiC；含碳

2、量高于共晶點(diǎn)時，TiC為粗大的初生枝晶TiC和少量的短棒狀共晶TiC；過共晶Ti-C合金中，含碳量越高初生TiC的一次枝晶越粗大。 通過對含有合金元素的TiCp/Ti復(fù)合材料研究表明：釩和鉬促進(jìn)初生TiC生長成棒狀；釔促進(jìn)初生枝晶TiC分枝長大和粗化，使共晶TiC生成須狀或花瓣狀；鋁、銅和硅的加入，使初生TiC的枝晶變得細(xì)小，枝晶數(shù)量增加，當(dāng)硅含量超過3.0wt﹪時，會形成呈粗針狀或棱柱狀分布在基體中的析出相。通過以上分析結(jié)果表

3、明：各類合金元素的影響是由于在凝固過程中，通過在界面前沿的富集，改變固—液界面前沿的溶質(zhì)擴(kuò)散條件和過冷狀態(tài)來影響TiC的生長的。利用Ti與B4C的反應(yīng)熔鑄法制備的(TiC+TiB)/Ti復(fù)合材料的增強(qiáng)相是纖維狀的TiB和顆粒狀或枝晶狀的TiC。當(dāng)B4C含量小于2.5wt﹪時，除TiB外，只存在顆粒狀TiC；當(dāng)B4C含量大于2.5wt﹪時，同時存在枝晶狀和顆粒狀的TiC。 熱處理結(jié)果表明：鑄態(tài)組織中TiC可通過高溫?zé)崽幚砀淖兤湫螒B(tài)

4、。在β-Ti區(qū)進(jìn)行熱處理時，隨保溫時間的增加，枝晶TiC發(fā)生粗化、圓滑和熔斷，形成棒狀晶和塊狀晶。TiC枝晶的粗化、表面和端部圓化是由于包析轉(zhuǎn)變形成的TiC的依附生長；枝晶熔斷的驅(qū)動力是由于曲率效應(yīng)引起的基體碳濃度的不平衡。TiC枝晶通過溶解—擴(kuò)散—析出機(jī)制改變形態(tài)。 對復(fù)合材料鑄態(tài)壓縮性能和顯微硬度的研究表明：復(fù)合材料基體顯微硬度相對于純鈦提高19-42﹪，顯微硬度基本上隨含碳量增加而增加；復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度相對于純鈦提高3-5