钛基复合材料

摘要： 采用单因素法制定试验方案,对原位合成法制备的钛基复合材料用PCD铣刀在超声振动和普通铣削工况下进行高速铣削试验,通过铣削力、表面微观形貌及粗糙度、刀具磨损形态和机理研究该材料的加工特性。结果表明:超声振动铣削可以显著减小三向铣削力,原因是超声振动提高了系统的刚度。试验方案中存在着最佳铣削速度,在最佳铣削速度切削时会产生较小的切削力、适合的切削温度,有利于增强相被PCD刀具直接切断、晶须原位压入或向切削方向发生转动,从而在加工表面上明显减少微细划痕、犁沟、微孔洞、基体撕裂或熔融堆积等缺陷,获得纳米级的加工表面。PCD刀具前后刀面都没有月牙洼磨损产生,而是以犁沟状的磨损形态为主,机理是磨料磨损。

摘要： 采用热等静压粉末冶金技术和水冷铜坩埚真空悬浮熔炼技术相结合的方法,制备了体积分数为20%、25%、30%、35%的原位自生(TiC+TiB)/TC4复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜对复合材料的相组成和显微组织进行了研究。使用盘-销式高温高速摩擦磨损试验机、显微硬度仪对不同体积复合材料的摩擦磨损性能、显微硬度进行研究。结果表明:制备的复合材料组织致密,增强相TiC、TiB在基体中分布均匀。随着增强相体积分数提高,复合材料的硬度提高、摩擦系数和磨损量降低,对磨面摩擦氧化物数量增加。35%体积分数的增强相复合材料平均硬度达到HV892.83,在200 N的载荷、转数为120 r/min下平均摩擦系数为0.32,平均的磨损量为78.9 mg,具有优异的摩擦磨损性能。

摘要： 以不同粒度的TC4合金粉末为基体材料,以VC作为碳源,采用高通量热压烧结工艺,原位制备具有不同网状结构尺寸和不同TiC体积分数(分别为2%、4%和6%)的TiC/TC4钛基复合材料,研究TiC含量和TC4粉末粒度对复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiC/TC4复合材料中的TiC增强颗粒呈网状分布。与TC4合金相比,TiC/TC4复合材料的组织明显细化。随TiC含量增加,TiC网状结构的厚度增大,材料的抗拉强度与伸长率先升高后下降,TiC含量为2%的复合材料综合性能最优。随TC4粉末粒度减小,TiC/TC4复合材料中的基体组织逐渐细化,基体的连通性提高,材料抗拉强度与伸长率同时提高。采用粒度为40-80μm的TC4合金粉末为原料制备的2%TiC/TC4复合材料,网状结构尺寸小,综合性能最优,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为946 MPa、1058 MPa和18.1%,较TC4合金分别提高29.6%、31.6%和118.1%。

摘要： 通过低温球磨结合等离子活化烧结制备TiC颗粒增强钛基复合材料(TMC1),研究了TMC1试样的物相组成、显微组织、力学性能及强化机理,并与普通高能球磨结合等离子活化烧结制备复合材料(TMC2)进行对比。结果表明:TMC1试样基体由均匀细小的等轴α晶粒和β转变相组成,TiC颗粒在基体中分布均匀,TMC1试样的晶粒尺寸远小于TMC2试样;900~1200°C烧结的TMC1试样均实现致密化,抗压强度和硬度随烧结温度升高而降低;TMC1试样相比TMC2试样具有更高的相对密度、硬度和强度;TMC1试样的强化机理为颗粒强化和细晶强化。

摘要： 石墨烯与Ti60合金粉末经过球磨混合后,采用放电等离子烧结法(SPS)制备出石墨烯/Ti60复合材料,并在900°C对其进行热轧加工。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、金相显微镜和万能试验机对烧结态与轧制态Ti60合金、石墨烯/Ti60复合材料的微观组织和力学性能进行分析。结果表明:添加质量分数为0.1%的石墨烯能够减小复合材料原始β相尺寸,增大α相尺寸。经热轧加工后,石墨烯/Ti60复合材料在室温、600°C和700°C的抗拉强度分别为1353.0、746.6和391.7 MPa,相比Ti60合金分别提高了9.24%、9.46%和2.99%。

摘要： 采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制备LaB_(6)颗粒增强钛基复合材料,研究不同激光能量密度下试样的致密化行为、显微组织、物相及其在准静态和动态冲击条件下的力学性能。结果表明:LaB_(6)颗粒的加入在一定程度上改变了材料的致密化行为,过高或者过低的激光能量密度均会降低试样的致密度。而增强颗粒的加入细化了基体材料的晶粒,钛合金的初始β晶粒及针状α晶粒的晶界有一定程度的弱化,从而导致复合材料的屈服强度和极限强度增加,但延展性降低,同时复合材料表现出明显的应变率强化效应。与SLM成型Ti-6Al-4V合金相比,复合材料在塑性段的应变硬化效应和失稳阶段的脆性断裂特征更显著,为激光增材制造高性能颗粒增强钛基复合材料的动态抗压性能优化提供理论基础。

摘要： 采用球磨法将Ti60合金粉末与碳化硅纳米线(SiCnw)混合,通过放电等离子活化烧结工艺制备SiCnw/Ti60复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能力学试验机研究复合材料的组织形貌、物相结构和力学性能。结果表明,在Ti60合金中添加SiCnw后,基体晶粒尺寸显著减小,当SiCnw添加量为0.1%(质量分数)时,SiCnw/Ti60复合材料的晶粒尺寸较Ti60合金下降42%,抗拉强度提高2.7%,为1037 MPa。SiCnw在晶界处的均匀分布可起到钉扎效应,在拉伸过程中SiCnw承担了基体间的载荷传递,从而提高了SiCnw/Ti60复合材料的拉伸强度。

摘要： 为提高Ti基复合材料(TMCs)的强度,以纳米BN粉和Ti粉为原材料,采用火花等离子烧结技术制备一种具有新颖结构的Ti基复合材料,该复合材料由网状编织结构TiB纳米纤维和表面富含N溶质原子内部贫N的核壳结构Ti基体组成。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)和电子万能材料试验机对制备试样的物相组成、形貌、元素分布和力学性能进行测试分析。结果表明,成功制备了具有实验设计特殊结构的Ti基复合材料,制备的Ti-2BN(质量分数,%)复合材料的极限抗压强度达到~1.8 GPa,断裂应变为~9%;Ti-1BN(质量分数,%)的极限抗压强度为~1.6 GPa,断裂应变达到~20%。此外,讨论该复合强化结构在增强Ti基复合材料强度中的作用。

摘要： 采用高温原位拉伸实验台对网状构型TiBw/TA15复合材料的高温变形行为进行了观察,分析了裂纹的萌生扩展行为,研究了复合材料在700°C拉伸变形过程中构型设计的强韧化机制。研究结果表明,TiBw/TA15复合材料的高温变形断裂机制以基体中α相的塑性变形以及β相的断裂为主,随后引起TiB晶须的断裂和脱粘。通过高温下TiBw/TA15复合材料裂纹扩展行为的原位观察,建立了描述网状构型TiBw/TA15变形断裂模型。

摘要： 纳米碳化硼(B_(4)C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B_(4)C/TA19复合材料。研究了增强体B_(4)C对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,B_(4)C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B_(4)C颗粒的添加量为0.5%时,复合材料的抗拉强度从原始的986.8 MPa提高至1191.2 MPa,提升幅度达20.7%。当B_(4)C添加量为0.1%时,复合材料具有较为优异的强塑性匹配,抗拉强度为1065.3 MPa,相比TA19钛合金提高了8.0%,延伸率为13.4%。复合材料的强化机理主要为细晶强化及网状结构的界面强化。复合材料的显微硬度值从网状结构的内部到边界层呈增加趋势,硬度的提升可以归因于网状边界处的硬质颗粒的存在。

摘要： 钛基复合材料以其高比强、高比模量、低密度等特点引起了人们的关注.本文介绍了原位自生钛基复合材料基体及增强体的选择,还介绍了原位制备钛基复合材料的几种方法,指出了其日后的发展方向.

摘要： 利用钛、碳化硼和六硼化镧之间的化学反应,经真空自耗电弧熔炼工艺制备了不同增强体含量的TiB、TiC和La2O3三元增强Ti6A14V钛基复合材料,并在1200°C自由锻造,在980°C进行热挤压加工.结果表明:经过热挤压加工后,TiB晶须和TiC颗粒团簇消失,TiB晶须发生偏转至挤压方向,TiC颗粒也沿着改方向分布;此外,热加压加工后的复合材料显微组织出现两种显微区域特征:增强体分布很少的网篮组织区和增强体含量高的等轴状组织,表现出明显的增强体促进动态再结晶特征.与锻态复合材料力学性能相比,挤压态的钛基复合材料延伸率从2.71％显著提高到了13.2％,而抗拉强度仅降低了51MPa.

摘要： 颗粒增强钛基复合材料是一种重要的轻量化结构—功能一体化材料.在航空航天、空间技术、武器装备、能源和环境形势日益严峻的今天,这种轻质、高强、耐热颗粒增强钛基复合材料是航空航天技术、能源发展与交通运输等若干关键领域中具有不可替代的共性关键材料.本文从稀土改性复合材料制备技术、基体和增强体选择,增强体分布设计,构型设计,热变形加工、超塑性加工、热处理、微观组织、力学性能以及工程应用方面综述了颗粒增强钛基复合材料的发展现状,提出了研究中存在的问题以及今后潜在的研究方向,为进一步推动和解决重大工程用复合材料大构件加工、精密成形制造的关键技术和装备提供指导,进而推动稀土改性非连续颗粒增强钛基复合材料的深入发展.

摘要： 本文采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了石墨烯/钛基复合材料(GNPs/Ti),采用轧制工艺改善GNPs/Ti复合材料组织与性能.重点研究了轧制变形量对GNPs/Ti复合材料的显微组织及力学性能的影响规律.采用扫描电镜观察不同变形量后的显微组织,结果显示,随着轧制变形量的增加,基体晶粒长径比增大,石墨烯取向性提高.拉伸结果表明,GNPs/Ti复合材料的抗拉强度和断后伸长率随着变形量的增加而增加,最大抗拉强度达到680MPa,相比纯钛提高了24％.采用轧制工艺可以使GNPs/Ti复合材料孔洞减少、GNPs分布具有取向性,从而提高材料的力学性能.

摘要： 钛基复合材料具有高的比强度、韧性及耐蚀性,所以被广泛地应用在航太、自行车产业及轻量化材料方面,但耐磨性及耐热性差为其缺点.本文主要探讨颗粒增强型钛基复合材料添加不同比例碳化钒的微结构变化,并比较碳化钒(VC)含量对钛基复合材料机械性质之影响.实验中主要添加不同比例碳化钒与钛反应形成稳定β相,及原位析出之碳化钛,以期改善耐磨性问题与减少制程之孔隙;并利用三种不同烧结温度(1175°C、1225°C与1275°C),於10-4 torr真空下,分别持温一小时,同时添加不同重量百分比(1、3及5wt％)之碳化钒,进行真空烧结,探讨不同碳化物含量经烧结后,显微结构与机械性质之间的相互影响.实验结果发现,随着烧结温度之上升,显微结构相对密度随之增加,机械性质也有明显改善,而在添加碳化钒含量的部分,以添加3 wt％碳化钒(VC)在1275°C持温一小时烧结下,具有较佳的效果,其烧结密度明显地提高到99.7％、硬度增加至HRC 48.6,而横向破裂强度则提升到1185MPa.此外,经1275°C烧结一小时后,晶粒内部形成β(Ti(Ni,Mo,V))相固溶强化;而随着碳化钒含量的增加,碳化钛析出相更趋稳定增加,且其具有原位析出之效果.然而,由于在晶界过度析出的影响,将使添加5 wt％ VC的钛基复合材料强度相对降低,硬度也有递减之趋势.

摘要： 本文用熔铸原位自生法制备了钛基复合材料,增强相为TiC,基体为近α钛合金Ti-5.5Al-4Sn-4Zr-0.3Mo-1Nb-0.5Si-0.06C,对其进行了摩擦磨损性能的研究.通过分析组织形貌,相组成,磨损表面可知:通过TiC增强钛合金可以增加硬度,维氏硬度从382.22增加到451.85,减少磨损失重,损失质量从0.53g降低为0.33g,平均摩擦系数从0.43下降到0.33.钛基复合材料干滑动摩擦磨损机制主要为氧化磨损,粘着磨损和磨粒磨损.

摘要： 采用真空自耗熔炼的方法制得了TiB和La2O3原位增强的钛基复合材料.利用X-射线衍射分析了复合材料的物相组成,扫描电镜表征了复合材料的微观组织.通过对样品进行原位拉伸观察,实时记录了拉伸过程中材料的微观组织变化,研究了增强体对复合材料的力学性能的影响.实验结果表明,增强体主要通过固溶强化,细晶强化和承载作用,有效地提高了复合材料的抗拉强度.

摘要： 颗粒增强钛基复合材料因高强增强体的存在引起塑韧性下降,本文借鉴性能优异的生物材料叠层结构思想,对原位自生钛基复合材料进行层状构型设计.利用真空热压烧结结合热加工制备了叠层结构的TiB+TiC/Ti复合材料,研究发现,试样完全致密,复合材料层中团聚的增强体被分散,纯钛层.晶粒沿锻造方向排列;室温力学性能表明,层状钛基复合材料抗拉强度较纯钛提高近1倍,退火后延伸率明显提升:同时,随增强体含量增加,强度稍有提高,但塑性下降较为明显,其中TiB和TiC含量为5％层状复合材料具备优异的综合力学性能.

摘要： 通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同TiC含量(1,2.5,5,7.5,10,15v01.％)的近α高温钛合金基复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能材料试验机,系统研究了TiCp含量对近α高温钛合金基复合材料显微组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,可以利用Ti与C之间的原位反应制备TiC/Ti复合材料,随着TiC含量的升高,TiC的形态逐渐由长条状向等轴状、枝晶状发展,其不同的形态主要是由其凝固路径决定的.室温压缩性能表明,随着TiC含量的升高,抗压强度和屈服强度明显升高,但达到一定值后强度有不同程度的降低,而压缩率随着TiC含量的升高明显降低.

摘要： 通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同TiC含量(1,2.5,5,7.5,10,15v01.％)的近α高温钛合金基复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能材料试验机,系统研究了TiCp含量对近α高温钛合金基复合材料显微组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,可以利用Ti与C之间的原位反应制备TiC/Ti复合材料,随着TiC含量的升高,TiC的形态逐渐由长条状向等轴状、枝晶状发展,其不同的形态主要是由其凝固路径决定的.室温压缩性能表明,随着TiC含量的升高,抗压强度和屈服强度明显升高,但达到一定值后强度有不同程度的降低,而压缩率随着TiC含量的升高明显降低.

摘要： 一种Al基复合材料及利用该Al基复合材料快速制备TiAl基复合材料板材的方法，本发明涉及复合材料及利用复合材料制备板材的方法。本发明要解决目前制备TiAl基合金存在反应速率过慢导致其生产周期过长的问题。一种Al基复合材料，由Al和增强体制成；或由Al和合金元素制成；方法：一、打磨；二、清洗；三、热压；四、退火、致密化处理。本发明反应速率较快，生产周期短；生产工艺简单易行，成本低；组织细小且可控。本发明用于制备TiAl基复合材料板材。

摘要： 一种Al基复合材料及利用该Al基复合材料快速制备TiAl基复合材料板材的方法，本发明涉及复合材料及利用复合材料制备板材的方法。本发明要解决目前制备TiAl基合金存在反应速率过慢导致其生产周期过长的问题。一种Al基复合材料，由Al和增强体制成；或由Al和合金元素制成；方法：一、打磨；二、清洗；三、热压；四、退火、致密化处理。本发明反应速率较快，生产周期短；生产工艺简单易行，成本低；组织细小且可控。本发明用于制备TiAl基复合材料板材。

摘要： 本发明公开了一种含钛酸铅和/或掺杂钛酸铅陶瓷颗粒的铝基或铜基复合材料，所述复合材料以体积百分比计，由30~95%金属相和5~70%陶瓷相两部分制成，所述金属相为纯铜、铜合金、纯铝或铝合金，陶瓷相为钛酸铅和/或掺杂钛酸铅，其化学式为：PbM

摘要： 本发明公开了一种钎焊TiB+TiC混杂增强钛基复合材料与镍基合金的钛镍钎料及制备和钎焊方法，该钛镍钎料主要由原子百分比为64‑71%的Ti和原子百分比为29‑36%的Ni制备而成；钛镍钎料制备及钎焊的主要步骤包括金属粉末的球磨、压力成型、感应熔炼，并用所得钛镍钎料钎焊TiB+TiC混杂增强钛基复合材料与镍基合金。本发明中使用的钛镍钎料成本低、制作方法简单，可获得性能良好的TiB+TiC混杂增强钛基复合材料与镍基合金钎焊接头，具有很好的推广价值。

摘要： 本发明属于有色金属加工技术领域，公开了一种烧结预分散石墨复合氢化钛制备钛基复合材料的方法及其制备得到的复合材料，具体为以氢化钛粉末和石墨粉末为原料采用粉末冶金成形TiC增强钛基复合材料。本发明方法先利用聚乙烯吡咯烷酮对石墨粉进行预分散，再将其附着于氢化钛表面烧结成形，解决直接将氢化钛与石墨粉物理混合存在的粉末团聚、合金性能差等问题。所得TiC增强钛基复合材料的抗拉强度可为535MPa，断后伸长率可为10％，优化后的磨损体积相比纯钛降低15％，相比文献报道的以氢化钛为原料制备的钛基复合材料实现拉伸塑性大幅提升的突破；可应用于航空航天、装甲车、兵器、船舶、汽车领域中的高强件或耐磨结构件的制备中。

摘要： 本申请涉及复合钛粉与钛基复合材料及其制备方法。所述制备复合钛粉的方法包括：a)利用研磨的方式使TiB

摘要： 本发明涉及一种低温热等静压制备钛基复合材料的方法以及由此制得的钛基复合材料。所述方法为：将钛基粉末和增强相原料粉末混合均匀后进行真空热压烧结，得到钛基复合材料坯料；将钛基复合材料坯料进行制粉，得到钛基复合粉末；将钛基复合粉末装入钢包套中，经真空除气与封焊处理后，再在700～1030°C进行低温热等静压处理3～6h，经酸洗脱模，制得钛基复合材料。本发明降低了热等静压制备钛基复合材料的制备温度，避免了二次复压和钛合金包套，提高了制备效率，可以避免增强相尺寸长大，可以促进基体晶粒细化与等轴化，有利于提高复合材料性能；同时降低了热等静压过程中Ti‑Fe扩散程度，可以实现钛基复合材料制备成形一体化。

摘要： 本公开了一种基于3D打印技术制备拓扑结构钛基复合材料的方法，采用气体雾化法将等轴晶组织的钛基复合材料铸锭制成高品质钛基复合材料粉末，再利用3D打印技术对制得的粉末打印出具有gyroid曲面结构的多孔钛基复合材料。本发明制备的钛基复合材料，在700°C条件下的抗拉强度达621MPa以上，延伸率达15.4％以上，同时具备优异的室温强度及塑性。此外，本发明组织为等轴晶组织，且材料成分均匀，gyroid曲面的多孔拓扑结构能够改善应力分布，具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种钎焊TiB+TiC混杂增强钛基复合材料与镍基合金的钛镍钎料及制备和钎焊方法，该钛镍钎料主要由原子百分比为64‑71%的Ti和原子百分比为29‑36%的Ni制备而成；钛镍钎料制备及钎焊的主要步骤包括金属粉末的球磨、压力成型、感应熔炼，并用所得钛镍钎料钎焊TiB+TiC混杂增强钛基复合材料与镍基合金。本发明中使用的钛镍钎料成本低、制作方法简单，可获得性能良好的TiB+TiC混杂增强钛基复合材料与镍基合金钎焊接头，具有很好的推广价值。

摘要： 本发明属于有色金属加工技术领域，公开了一种烧结预分散石墨复合氢化钛制备钛基复合材料的方法及其制备得到的复合材料，具体为以氢化钛粉末和石墨粉末为原料采用粉末冶金成形TiC增强钛基复合材料。本发明方法先利用聚乙烯吡咯烷酮对石墨粉进行预分散，再将其附着于氢化钛表面烧结成形，解决直接将氢化钛与石墨粉物理混合存在的粉末团聚、合金性能差等问题。所得TiC增强钛基复合材料的抗拉强度可为535MPa，断后伸长率可为10％，优化后的磨损体积相比纯钛降低15％，相比文献报道的以氢化钛为原料制备的钛基复合材料实现拉伸塑性大幅提升的突破；可应用于航空航天、装甲车、兵器、船舶、汽车领域中的高强件或耐磨结构件的制备中。