氬弧熔化制備TiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究.pdf

1、本文采用Al-Ti-C粉末壓塊氬弧熔化的方法制備了TiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，結(jié)合DSC、XRD、OM、SEM和EDAX等分析方法，研究了Al-Ti-C體系的反應(yīng)過程、復(fù)合材料的組織形貌及存在的問題;并進(jìn)行了硬度和耐磨性能的測試，探討了復(fù)合材料制備過程中的工藝參數(shù)對復(fù)合材料組織形貌和性能的影響。
　　 研究表明，Al-Ti-C體系的反應(yīng)過程是一個復(fù)雜而又持續(xù)進(jìn)行的過程，加熱過程中首先熔融Al分別與Ti、C反應(yīng)形成Al3Ti和Al

2、4C3放出大量的熱;然后是Al3Ti和Al4C3通過Al液交換Ti和C并生成TiC的反應(yīng)過程，這個過程需要吸收大量的熱;繼續(xù)加熱后的高溫反應(yīng)部分是一個持續(xù)放熱的過程，Ti和C向TiC顆粒擴(kuò)散，過剩的鋁從顆粒中向外排出，TiC顆粒向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，這一過程冷卻時仍在進(jìn)行。
　　 試驗結(jié)果表明工藝參數(shù)對Al-Ti-C體系反應(yīng)過程、反應(yīng)產(chǎn)物的物相組成、TiC顆粒形貌以及分布狀態(tài)有很大的影響。電流的大小決定了Al-Ti-C體系的起始反應(yīng)溫

3、度，電弧持續(xù)時間和預(yù)制塊中Ti、C含量共同決定了Al-Ti-C體系的反應(yīng)的程度、反應(yīng)產(chǎn)物物相組成及其存在狀態(tài)。當(dāng)Al-Ti-C預(yù)制塊中Ti、C含量較高，且Ti、C比為1∶1時，復(fù)合材料由Al基體和TiC顆粒兩相組成，TiC顆粒彌散分布在Al基體表面，與基體結(jié)合非常良好，顆粒尺寸范圍在幾百納米到幾個微米之間;Ti、C含量較低時，復(fù)合材料由Al基體、Al3Ti和TiC三相組成。另外，較快的冷卻速率對復(fù)合材料硬度和耐磨性有明顯的改善。