TiBTiCTi复合材料的反应热压制备及高温性能

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要采用适当的工艺参数，反应热压生成增强体的体积分数为3%,5%和10%的三种(TiB+TiC)JTi复合材料和纯钦材料，并应用合理的热挤压工艺，成功地挤出棒材(挤压比16:1)，应用XRD,SEM,TEM,EPMA等手段对复合材料进行了研究，得到以下结果:热力学第一定律计算表明，Ti和B4C反应的Gibbs自由能dG和反应生成焙dH都为负值，在热力学上发生反应是可行的，由于Ti的过量，更容易生成TiB，而不是TiB2oXRD分析表明，在烧结态材料中存在Ti,Tic和TiB相，没有B4c相，说明Ti粉完全与B式反应生成Tic和TiB。扫描、透射和电子探针分析结

2、果表明:反应生成的TiB为短纤维状的晶须，而Tic为等轴状或近似等轴状粒子。烧结态的材料硬度随着增强体的体积分数增加而增加，致密度反而下降。通过热挤压后，孔洞得到弥合，致密度进一步的提高。经过热挤压后，TiB晶须己经按挤压方向定向排列，这样复合材料的纵向性能可望得到明显的提高。高温拉伸试验结果表明，三种不同增强体含量的复合材料比基体材料的强度均有所提高。复合材料的抗拉强度均随拉伸温度的升高而降低，并且在4000C-600℃下降很快，而到600℃以上，基本上变化不大。拉伸断口表明，随着温度的升高，断口由解理到大量的韧窝出现，材料的塑性逐渐增加。同一种增强体含量的钦基复合材料的断口韧窝尺寸与断

3、裂温度关系不大，增强相的加入对小尺寸韧窝的形成有促进作用。随着温度的升高，断口附近的孔洞较多，并且TiB从Ti基体中拔出现象严重。增强体含量为3%的复合材料在700℃时，以5.95X10-4s-',1.19XI0'3s"'和0.89X10飞一，三种不同的应变速率进行拉伸变形，都表现出超塑性，延伸率9分别为:205.43%,148.3%和112.85%。复合材料的应变速率敏感指数m=0.45，扩散激活能Q=1lOkJtmol。随着延伸率的增加，孔洞率增多，最大达到1.32%.对增强体体积分数为5%的烧结态、挤压态的纯钦和增强体体积分数为5%和10%的四种材料在3000C-700℃进行了压缩变

4、形。真应力.真应变曲线哈尔滨工业大学工学硕士学位论文表明，在变形温度低于600℃时，加工硬化是主要的。600'C-700℃变形时，真应力一真应变曲线为稳态并且保持在较低的应力值。挤压态的材料的压缩强度明显高于烧结态。随着增强体的体积分数增加，挤压态的材料流变应力增加。材料流变应力随着温度的升高而下降，在600℃之前下降很快，之后比较平缓。微观组织表明，在较低的温度下，孔洞很多，TiB与基体变形的协调性很差，TiB折断得严重。随着温度的升高，基体的流动性很好，TiB晶须在基体中容易发生转动。关键词钦基复合材料;微观组织:高温拉伸;超塑性;高温压缩哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstract

5、(TiB+TiC)/Ticompositeswithvolumefraction0%,3%,5%,and10%werefabricatedbyreactionhot-pressing.Thecompositeswereextrudedat11500Cin16:1extrusionratio.(TiB+TiC)/TicompositeswereinvestigatedbymeansofXRD,SEM,TEMandEPMA.Theresultswereshownasfollows:Titaniummatrixcomposites(TMCs)reinforcedwithTiBandTiCutil

6、izethereactionsbetweentitaniumandborongraphite(B4C).Basedonthefirstlawofthermodynamics,theGibbsfreeenergy4Gandformationenthalpy4Hofreactionsystemarenegative,whichindicatesthatthereactioncantakeplace.TiBcanformeasilythanTiB2becauseoftheexcessoftitanium.TheXRDresultsof(TiB+TiC)/Tithreecompositesshow

7、thatTi,TiCandTiBpeaksaredetectedandnoB4Cpeaks.ThisindicatesthatachemicalreactiontakesplacecompletelybetweenTiandB4Cpowders.TheresultsofSEM,TEMandEPMAshowthatTiBareroll-likeandTiCparticulategenerallyexhibitanequia