反應燒結TiB增強Ti基復合材料組織結構表征及性能研究.pdf

1、本文以經高能球磨的B粉和Ti粉為原料,采用熱壓燒結工藝10001300℃/20MPa/1h原位反應制備出TiB增強Ti基復合材料。利用XRD、SEM、TEM等分析手段研究了燒結溫度和TiB含量對復合材料微觀組織結構和力學性能的影響及規(guī)律,并分析了復合材料的強化機制。依據(jù)TiB晶須中晶體缺陷及橫截面形狀隨其尺寸的變化規(guī)律,提出了TiB缺陷形成機理及原位反應TiB晶須的生長機制。微觀組織結構分析表明,在10001300℃熱壓燒結過程中,B與

2、Ti能夠完全反應原位生成TiB相,基體基本上為單一的α-Ti相。原位TiB晶須的直徑和長度隨燒結溫度的提高和TiB含量的增高而增大,長徑比隨燒結溫度的提高而略有減小,隨TiB含量的提高而增大。力學性能測試表明,復合材料的致密度均在90％以上,1300℃燒結的TiB/Ti復合材料致密度高達96.7%,其抗彎強度、彈性模量和斷裂韌性分別為939MPa、167GPa和11.5MPa·m1/2。復合材料的強化取決于TiB晶須的尺寸和體積分數(shù)和分

3、布,α-Ti基體的晶粒尺寸和晶體缺陷對復合材料的強化也有一定貢獻,材料的強化是多種機制共同作用的結果。微觀組織結構分析表明,TiB晶須的長軸方向為[010],規(guī)則的六邊形橫截面由(101)、(100)和(101)面構成。TiB晶須在基體中不存在確定的取向關系,與基體之間也不存在確定的取向關系。原位反應生成的TiB晶須存在層錯和位錯等晶體缺陷,燒結溫度升高不僅使TiB晶須長大,而且TiB相中的晶體缺陷類型及其密度也隨之變化。尺寸較小的Ti