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《放電等離子燒結(jié)（sps）制備陶瓷顆粒增強(qiáng)tial金屬間化合物基復(fù)合材料的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要本研究基于目前國內(nèi)外對TiAl及其復(fù)合材料研究動態(tài)的基礎(chǔ)上，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)，利用TiAI、TiC及其Nb、B合金元素，基于材料復(fù)合和合金化的思路，首次探索制備TiC／TiAI、Ti2AlCfriAl金屬間化合物基復(fù)合材料，旨在通過TiC和Ti2A1C陶瓷顆粒來提高TiAl金屬間化合物的室溫強(qiáng)度，改善其室溫韌性，并探討其強(qiáng)韌化機(jī)理。采用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)，首次制備了不同TiC含量的TiC／TiAl復(fù)合材料，并研究了TiC含量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。TiC／TiAI復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均隨T
2、iC的加入量，先增加后降低，并在TiC含量為7％時，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳值，彎曲強(qiáng)度為845．47MPa、斷裂韌性值達(dá)到19．8MPa．m“2。與TiAI金屬間化合物相比，室溫抗彎強(qiáng)度提高31．5％，斷裂韌性提高63．6％，復(fù)合材料的顯微硬度隨TiC含量的增加而提高。XRD分析表明，所得的復(fù)合材料中含有TiAt、TiC和少量Ti3A1。．在TiC／TiAI復(fù)合材料中，大部分TiC顆粒均勻彌散分布在TiAl晶界，少量小尺寸顆粒存在于TiAI基體內(nèi)部，形成包晶結(jié)構(gòu)；在燒結(jié)過程中TiC可以阻礙TiAI晶粒的氏大，顯著細(xì)化了T
3、iAI基體組織，同時形成了有效的位錯強(qiáng)化機(jī)制。細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化以及位錯的偏析、塞積，被釘扎以及各種位錯的交互作用是復(fù)合材料增強(qiáng)增韌的主要機(jī)制。利用SPS制備TiC／TiAI復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的研究合金元素Nb、B對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，制備出Ti2AIC／TiAl復(fù)合材料。實驗結(jié)果表明：與摻量為7％TIC的復(fù)合材料相比，制各Ti2AIC／TiAI復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高，單摻Nb、B制各的Ti2A1C／TiAl復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度由原來的845．472MPa分別增加到915MPa、906MPa，提高了8．27％、7．1
4、l％。斷裂韌性則由19．8MPa·m№增加到22．89MPa．mm、24．63MPa·m“2，分別提高15．6％、24．39％。通過設(shè)計正交實驗研究了合金元素Nb、B、TiC的含量及燒結(jié)溫度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，從而確定Ti2AIC／TiAI復(fù)合材料制備的最佳方案：TiC顆粒以及合金元素Nb、B摻入的最佳比例為7％、5％、0．35％，燒結(jié)溫度為1100。C；復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高，斷裂韌性高達(dá)26．78MPa．mm，彎曲強(qiáng)度為954．32MPa，比TiC／TiAl復(fù)合材料分別提高了35．25％、12．87％，而復(fù)合材料的
5、顯微硬度的提高則不是很顯著。合金元素Nb、B的對TiAl基復(fù)合材料的影響主要存在兩個方面：一方面有效改1放電等離子燒結(jié)(SPS)制備陶瓷顆粒增強(qiáng)TiM金屬間化合物基復(fù)合材料的研究善復(fù)合材料中TiC與TiAI界面結(jié)合情況，即通過形成界面產(chǎn)物Ti2AIC，改善TiAI與TiC物相潤濕’陛。XRD衍射分析表明復(fù)合材料體系物相含有TiAl、Ti2AIC和少量Ti3A】物相。原位生成三元化合物Ti2AIC，與基體有著較好的界面結(jié)合，同時也是一種比較理想的陶瓷增強(qiáng)顆粒，有效改善了兩相界面的高溫潤濕性的同時起到了很好的增強(qiáng)作用。另一方面合金元
6、素Nb、B的摻入可以有效強(qiáng)化基體，改善基體性質(zhì)。Nb原子通過占據(jù)Ti原子的位置采取置換固溶的方式進(jìn)入TiAI晶格，而B原子由于半徑比較小，所以采取間隙固溶的方式進(jìn)入晶格，并分別通過置換強(qiáng)化與固溶強(qiáng)化機(jī)制改善復(fù)合材料TiAl金屬間化合物的性質(zhì)，有利于Ti2A1C／TiAI復(fù)合材料力學(xué)性能的提高。HREM觀察分析知Ti2AIC000)晶面間距為O．2648nm，TiAI(110)的晶面問距為O2991nm，沿相界兩側(cè)的原子部分互相匹配，形成半共格關(guān)系。因此可以計算界面品格錯配度6=12．1％為半共格結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料中TiAl晶界，經(jīng)測
7、量晶面間距分別為0．2462nm、O，2631nm，界面錯配度為5=6，6％，因此證明界面結(jié)合為共格界面。通過過渡區(qū)域的IFFT觀察可以看出晶界的結(jié)合存在一定的畸變，原子排列總體上是??對應(yīng)的，形成共格關(guān)系。關(guān)鍵詞：金屬間化臺物；TiAI基復(fù)合材料；放電等離子燒結(jié)技2t(SPS)：力學(xué)性能合金元素；II濟(jì)南大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTBasedoncomprehensiveresearchaboutTiAlintermetallicandTiAl—basedcompositesintheworld，TiC]TiM,Ti2AI
8、CJTiAtcompositesforthefirsttimewerepreparedbySparkPlasmaSinteringtechnique(SPS)withTiAl，TiCandalloyingelementsNb，Basrawmaterialsinv
