旋转超声加工对TiBw网状钛基复合材料表面残余应力的影响

为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料具有网状结构和优异的高温性能,使切削热和微观相变产生的残余应力较小,磨粒机械作用产生的残余应力更大。随着超声振动的引入,磨粒高频冲击工件表面,使旋转超声加工工件表面残余应力均大于普通磨削。在主轴转速n=9000 r/min,进给速度v f=8 mm/min,加工深度a p=25μm的加工参数下,旋转超声加工工件表面存在-540 MPa的残余压应力,随着主轴转速增大,残余应力显著减小,并且残余应力的影响层深度逐渐减小。超声振动的引入增大工件表面残余压应力,提高材料抗疲劳性能。

TiB增强钛基复合材料的热腐蚀行为

钛基复合材料因其优异的高温力学性能,在航空航天和海洋工程领域具有广泛的应用前景。但在高温含盐环境下服役时,会遭受热腐蚀,限制其应用。在钛基复合材料中添加TiB增强相,可进一步提高其高温强度和使用温度,在此基础上,研究其在高温盐环境下的热腐蚀行为和机制。研究了TiB增强钛基复合材料在973 K条件下热腐蚀30 h的腐蚀行为,测定了材料的热腐蚀质量变化,并采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对材料热腐蚀后表面腐蚀产物、形貌以及截面结构进行分析。热腐蚀过程中,材料表面形成细丝状TiO2晶体、微裂纹以及颗粒状腐蚀产物等形貌。结果表明,随着TiB增强相体积分数的增加,材料表面氧化物膜层致密度增加,膜层中缺陷减少,表面腐蚀行为减轻,材料耐热腐蚀性提高。

非均匀构型TiB增强钛基复合材料的制备及其组织性能研究

本研究以Al B_(2)粉末作为硼源,以纯钛(TA1)粉末、Mo粉末为基体,通过真空热压烧结制备非均匀构型Ti B增强钛基复合材料。通过微观组织表征和力学性能测试,探讨了烧结时间和烧结温度的改变对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:烧结工艺参数的改变没有明显改变Ti B增强相的形貌和分布。随着烧结时间的延长,复合材料的致密度、晶粒尺寸增加,其抗拉强度、抗压强度和基体显微硬度先增大后减小。随着烧结温度的增加,复合材料的抗拉强度、抗压强度、基体显微硬度也增加。当烧结温度为1300℃,烧结时间为60 min时,元素扩散充分,复合材料有较高的致密度和强度,其抗拉强度、抗压强度、α-Ti基体硬度分别为922.1 MPa、1960.4 MPa、425 HV。

高温钛合鑫和颗粒增强钛基复合材料的研究和发展

回顾了高温钛合金的研究和发展历程，指出了现代高温钛合金进一步发展需要解决的主要难题；综述了颗粒增强钛基复合材料的研究现状，按照基体的选择、增强相的选择和制备工艺３个方面，阐述了颗粒增强钛基复合材料设计中的基本任务；最后对今后的发展趋势进行了展望。

锻造对(TiB+TiC)增强钛基复合材料组织和高温性能的影响

利用Ti与B4C之间的化学反应,采用原位自生的方法制备了5%(体积分数)(TiB+TiC)(4∶1)/Ti-1100复合材料。用X射线和能谱进行了相分析,用金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)研究了锻造对复合材料组织的影响,并对铸态和锻造后的复合材料进行了高温拉伸对比试验。结果发现,利用该方法制备的复合材料中增强体分布均匀。锻造后复合材料由等轴状的α晶粒构成,α晶粒内部有大量的亚结构而且α晶粒的亚结构很不均匀,复合材料的强度和延伸率有很大的提高。锻造对复合材料的高温断裂方式也有明显的影响。

TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950℃、温度间隔为50℃,应变速率为10^(-3)～1 s^(-1)条件下的热变形行为,采用XRD、DSC、SEM、OM等实验手段对复合材料的相变点及变形后的显微组织等进行分析和测定。结果表明:流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在高应变速率条件下,绝热温升对流变应力的影响较为明显;动态再结晶是TiC钛基复合材料热变形的重要机制,变形温度越高,再结晶越易进行,变形速率越高,应变量越大,再结晶晶粒越细小。

颗粒增强钛基复合材料的高温氧化行为研究进展

综述了近年来碳化物和硼化物两种颗粒增强钛基复合材料的高温氧化研究现状,包括氧化热力学和氧化机理的分析。氧化产物的热力学分析旨在为氧化机理的研究提供理论基础,并在此基础上指出了今后钛基复合材料氧化行为的研究重点和方向。

连续SiC纤维增强钛基复合材料横向高温变形机理研究

针对连续SiC纤维增强钛基复合材料(SiC_f/Ti)成形的技术难题,利用沿垂直纤维方向基体具有大变形的能力,可以采用超塑成形/扩散连接技术(SPF/DB)成形出复合材料空心构件。在不同工艺参数条件下,测试了SiC_f/Ti复合材料的横向高温变形规律,并分析了变形温度、应变速率、纤维含量等工艺参数的影响规律,对不同参数条件下拉伸试件的微观组织和断口形貌进行了对比,分析了复合材料的高温变形机制。

TiBw网状增强钛基复合材料旋转超声磨削的磨削力模型

针对TiBw网状增强钛基复合材料加工时表面质量差、加工过程不平稳等问题,开展其旋转超声磨削的法向磨削力研究。分析旋转超声磨削中的磨粒运动规律,建立旋转超声磨削TiBw网状增强钛基复合材料的法向磨削力模型,并通过单因素磨削试验对模型进行验证。结果表明:在一定的主轴转速、进给速度、磨削深度及固定磨削宽度条件下,法向磨削力随主轴转速的增加而减小,随进给速度、磨削深度的增加而增大,且其磨削试验值与模型计算值的相对误差绝对值均在6%以内。模型很好地预测了TiBw网状增强钛基复合材料磨削时的法向磨削力,验证了预测模型的有效性。

非连续增强钛基复合材料的研究现状及应用进展

非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)较钛合金基体具有更高的强度、硬度,优异的耐磨和耐热性能,满足高新技术领域对高性能结构材料的苛刻使用要求,在航空航天、国防军工、汽车制造等领域应用前景广阔。本文针对非连续增强钛基复合材料中基体与增强相的设计及增强相制备技术进行综述,尤其是新兴的碳纳米材料增强相以及激光增材制造技术对DRTMCs组织、性能的影响,重点总结了DRTMCs的后续热变形、热处理及多元多尺度和仿生结构复合材料设计的研究进展,介绍其工程应用的发展现状,提出了研究中的现存问题及具有潜力的发展方向,对进一步提高钛基复合材料综合性能、加快其产业化应用进程具有重要意义。

高温钛合金和颗粒增强钛基复合材料的研究和发展

简要回顾了高温钛合金的研究和发展历程,指出现代高温钛合金进一步发展需要解决的主要难题.综述了颗粒增强钛基复合材料的研究现状,从基体的选择、增强相的选择和制备工艺等3个方面,较详细地阐述了颗粒增强钛基复合材料设计中的基本任务.最后对今后的发展趋势进行了展望.

颗粒增强钛基复合材料高温氧化性能的研究

针对钛基复合材料高温应用中的关键问题———高温氧化性能,从理论和实验上研究不同成分钛基复合材料的氧化性能。结果表明:钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律,以TiC、TiB为增强体的钛基复合材料比只含有TiB增强体的钛基复合材料抗氧化性好,合金元素Al的加入,有助于钛基复合材料抗氧化性能的提高。

原位生成TiC_p增强钛基复合材料的高温氧化

针对钛基复合材料发展应用中的关键问题——高温氧化性能,通过800℃高温进行氧化实验得到了氧化增重特性,并利用扫描电镜SEM(Soanning Electron Microscope)、能谱仪EDS(Electronic Differential System)和X衍射XRD(X-ray Diffractometer)研究了钛基复合材料经氧化试验后表面氧化层的结构、相组成及成分。结果表明:钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律,以Ti6Al为基的钛基复合材料比以纯钛为基的钛基复合材料具有更好的抗高温氧化性能,增强体含量越高,复合材料的抗氧化性越佳。TiC颗粒及其与基体的界面对复合材料的氧化物形成有重要的影响,Al原子的加入改变了材料的氧化机制。

TiBw对高温钛基复合材料基体的强化作用研究

以名义成分为Ti-6Al-4Sn-10Zr-1Mo-1Nb-1W-0. 3Si的基体钛合金和3%(体积分数) Ti Bw增强高温钛基复合材料为研究对象,采用纳米压痕法对比分析了Ti Bw对基体的强化作用。结果表明:3%Ti Bw增强钛基复合材料基体的平均微区硬度为6. 18 GPa,较无增强相的基体钛合金提升14. 4%;通过分别对比不同厚度α层片处以及距离Ti Bw远近不同位置的硬度,发现Ti Bw增强高温钛基复合材料基体微区硬度的提升主要源于增强相Ti Bw引起的基体组织细化,以及靠近Ti Bw增强相区域的基体受压缩变形时易于受阻;添加Ti Bw后使得基体微观组织不均匀,导致硬度离散度较大。

TiC颗粒强化钛基复合材料的高温拉伸特性

用预处理熔铸工艺制备的ＴｉＣ颗粒增强钛基复合材料的室温和３００℃～７００℃拉伸性能测量表明：复合材料相应于未复合基体合金的强度增量在室温达到２４％，而到６５０℃降为４％，表明复合材料的显微组织有利于室温和低于 ６５０℃的中等温度强化； ４００℃～５００ ℃时出现动态应变时效，但延性并未明显下降，意味着 ＰＴＭＰ工艺制成的 ＴｉＣ／Ｔｉ复合材料间隙元素含量低； ３００ ℃～５００ ℃下加工硬化明显增加，可能与复合体中位错密度增加有关。

TiC颗粒增强钛基复合材料的形变

研究了 Ti C颗粒增强钛基复合材料增强颗料和基体之间的不均匀形变 ,得出颗粒和基体之间在形变过程中产生形变摩擦阻力 ,通过弹塑性力学计算出的 Ti C/ Ti界面上颗粒阻碍基体变形力为 Ti C强度的 0 .6倍 ,阻碍基体中滑移的进行 ,使基体得到强化。另一方面 ,当界面上的形变应力同基体的某个晶面形成位错源时 ,可放出位错环 ,使应力得到释放 ,同时增加基体的位错密度 ,位错互相缠绕形成胞状亚结构 ,强化基体。

TiC颗粒增强钛基复合材料的形变断裂

通过对 Ti C颗粒增强钛基复合材料断裂研究表明 :Ti C颗粒的缺陷比例对复合材料的断裂裂纹扩展速率有较大影响。形状规则且无缺陷的粒子在受力的初期不易破断 ,可较大提高裂纹扩展所需能量。反之 ,易破碎的粒子则增加了裂纹尖端的扩展应力 ,提高了裂纹扩展速率。适当的热处理可提高裂纹扩展所需塑性功 ,从而在一定范围内改善复合材料塑性。

粉末冶金颗粒增强钛基复合材料研究进展

颗粒增强钛基复合材料具有优异的力学性能 ,粉末冶金技术在制备颗粒增强钛基复合材料上有很大优势。本文从钛合金基材、颗粒增强相选择及制备工艺与性能等方面综述了粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的研究进展 ,指出提高密度、降低成本是粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的发展方向。

颗粒增强钛基复合材料研究进展

综述了颗粒增强钛基复合材料的研究现状,从增强体、基体合金选择,材料制备方法,机械性能,应用前景等各方面,详细阐述了颗粒增强钛基复合材料的特点,并指出了今后颗粒增强钛基复合材料的研究方向。

颗粒增强钛基复合材料的制备与性能

综述了颗粒增强钛基复合材料的制备方法，比较了它们与钛合金的机械性能，说明了研究颗粒增强钛基复合材料的重要价值。