组成成分对TiC/TRIP钢复合材料的力学性能影响

文章以TRIP钢为基体,TiC作为颗粒增强相,采用热压烧结工艺制备TiC/TRIP钢复合材料,研究了组成成分对TiC/TRIP钢复合材料力学性能和组织形貌的影响。结果表明,烧结温度为1150℃时,随着TiC含量的增加复合材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性呈逐渐降低的趋势,TiC含量为10 wt.%的复合材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性相对最高,分别为98.6wt.%、930.42MPa和26.31MPa·m1/2。而复合材料的硬度变化趋势则与以上三者不同,随TiC含量的增加呈先降低后升高的趋势,TiC含量为40 wt.%的复合材料硬度相对最大,为6.43GPa。复合材料断裂方式主要为韧性断裂,在TiC颗粒处为沿晶断裂,并伴有穿晶断裂。

纳米TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料摩擦磨损性能的研究

采用中间合金法制备TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料,通过GCr15钢球与复合材料在室温下干摩擦滑动磨损实验,研究不同含量TiC与载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:TiC颗粒细化了复合材料组织,同时也提高了热处理后复合材料的硬度及耐磨损性能,在TiC含量为0.3%时,复合材料表现出优异的耐磨损性能。通过观察磨损后表面形貌,低载荷下主要磨损类型为磨粒磨损和黏着磨损,随着载荷的提高,氧化磨损和循环力引起的疲劳剥落成为了主要磨损类型。随着TiC颗粒的加入,提高了复合材料的硬度,降低了动摩擦系数,黏着磨损得到了抑制,复合材料的耐磨损性能得到了提高。

粉末冶金TC4-B_(4)C原位反应制备TiC+TiB增强TC4基复合材料的显微组织和力学性能

以TC4和B_(4)C粉末为原料,通过放电等离子烧结法(SPS)并结合热挤压制备不同含量TiB和TiC增强TC4基复合材料,研究以TC4-B_(4)C为原位反应体系生成不同含量TiB和TiC对TMCs的微观组织和力学性能的影响规律及其高温力学性能。结果表明:原位生成的TiC和TiB与基体结合牢固,TiC呈类球形颗粒状,TiB呈晶须状;增强相在基体中呈现出沿一次颗粒边界分布的三维网络状形貌;与未增强TC4合金相比较,复合材料基体晶粒显著细化,并存在较高的位错密度,TC4基复合材料的室温和高温性能得到显著提升;在室温拉伸下,当B_(4)C的含量(质量分数)为0.5%时,基体的连通性较好,表现出较高的强度(抗拉强度1246 MPa)和较好的伸长率(12.4%);在400℃下进行拉伸时,当B_(4)C的含量为1.64%时,TC4基复合材料的抗拉强度和伸长率分别为1112 MPa和6.9%。

Cr_(3)C_(2)添加量对TiC/Ti复合材料组织与力学性能的影响

以Cr_(3)C_(2)粉末作为碳源,海绵钛为基体,利用真空感应悬浮熔炼炉制备原位自生TiC/Ti复合材料。研究了Cr_(3)C_(2)添加量(3wt%、6wt%、9wt%)对复合材料微观组织和力学性能的影响。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电镜对不同Cr_(3)C_(2)添加量的复合材料的物相组成和微观组织结构进行表征。使用洛氏硬度计和室温拉伸性能试验机对复合材料的室温力学性能进行检测。结果表明:随Cr_(3)C_(2)添加量增加,TiC形貌从细长条状到等轴状再到枝晶状转变,基体组织从片层α’转变为针状马氏体α’,晶粒尺寸大幅度下降;复合材料的洛氏硬度从12.2 HRC提高至40.2 HRC,抗拉强度和伸长率均先升高后下降,当Cr_(3)C_(2)添加量为6.0 wt%时,抗拉强度和伸长率最大。

TiC增强钛基复合材料激光熔覆层显微组织及形成机理

在Ti-6Al-4V(质量分数,下同)合金表面进行了Ti+TiC激光熔覆试验研究。利用SEM对熔覆层的显微组织进行了分析,提出了一个激光熔覆层显微组织演化过程模型,对显微组织的形貌特征和形成机理进行了解释。从复合材料的制备过程、质量、工艺性、制造成本和增强效果等多个方面,对激光熔覆Ti+TiC复合粉末制备钛基复合材料的方法进行了分析。结果表明:采用激光熔覆Ti+TiC复合粉末制备TiC/Ti复合材料是一种可行的方法。

原位合成TiC和TiB增强钛基复合材料

分析了增强体 Ｔｉ Ｃ 和 Ｔｉ Ｂ 在钛中的原位生成机理， 利用普通的熔铸设备， 原位合成制备了 Ｔｉ Ｃ 和 Ｔｉ Ｂ 颗粒增强的钛基复合材料。 Ｓ Ｅ Ｍ 和 Ｘ 射线衍射的研究结果表明： Ｔｉ Ｃ 和 Ｔｉ Ｂ 以不同形状在钛基体中生长， 较为细小， 且分布均匀。

碳含量对自生TiC_P增强钛基复合材料组织的影响

采用反应自生法制备了 Ti C颗粒增强钛合金基复合材料 ,并通过 XRD,SEM对复合材料的相组成和微观组织进行了研究。结果表明 :在 Ti- 6Al- 1 .8C中主要存在 Ti和 Ti C两种相。Ti C以树枝状初生 Ti C和短棒状共晶 Ti C两种形态存在。对 Ti C晶格常数的计算结果表明 ,Ti C的衍射峰存在一定的偏移 ,主要是由于 Ti C中存在 C空位。研究了 C含量对材料组织和 Ti C形貌的影响。结果表明 :C含量对基体组织基本没有影响 ,但是随着 C含量由 1 .98%减少到 0 .39% ,粗大的树枝状 Ti C逐渐消失 ,Ti C以短棒状为主 ,部分呈羽毛状。

原位接触反应法制取TiC颗粒增强Al复合材料的研究

利用原位接触反应法成功地制取了ＴｉＣ颗粒增强Ａｌ复合材料．ＴｉＣ颗粒尺寸为微米至纳米级，基本上无点阵缺陷．颗粒与基体α－Ａｌ之间界面干净，无界面反应层．材料具有较好的综合力学性能．

TiC/Ti复合材料激光熔覆层的冲击磨粒磨损性能

在Ti6A14V表面通过激光熔覆工艺原位合成TiC/Ti金属基复合材料涂层,其基体组织结构随表层预置合金粉末成分的变化而改变.采用单摆划痕装置测试原位合成TiC/Ti复合材料涂层的冲击磨粒磨损性能.结果表明,与基材Ti6A14V相比复合材料激光熔覆层的抗冲击磨粒磨损性能提高了2倍,且随表层顶置粉末中Cr3C2含量的增加,反应生成的TiC含量增加,涂层抗冲击磨料磨损性能提高.

原位TiC颗粒增强铸造钢基复合材料制备工艺

利用钢液自身的高温直接引燃压入其中的Ti C Fe预制块 ,原位合成TiC增强颗粒 ,然后 ,对含有TiC颗粒的钢液进行铸造成形 ,即可获得TiC颗粒增强钢基复合材料。着重研究了钢液温度、合成的TiC颗粒含量以及钢液保温时间对复合材料组织的影响。在此基础上 ,优化了复合材料的制备工艺参数 。

铸造法制备TiC/ZA43复合材料连续润滑摩擦行为研究

采用搅拌铸造法制备了 Ti C/ZA43复合材料 ,用环 -块摩擦磨损试验机测试了连续润滑条件下复合材料的滑动摩擦磨损性能。结果表明 ,Ti C颗粒使基体 ZA43合金的微观组织及磨损性能显著改善 ,摩擦系数和磨痕宽度降低且变化平稳。Ti C/ZA43复合材料的磨面光滑 ,磨痕短细 ;而未增强的 ZA43局部表现为粘着磨损 ,表面产生局部的塑性流动。摩擦过程中 ,未增强的ZA43合金次表层的硬度明显降低 ;而 Ti C/ZA43变化不明显。

自生TiC增强钛基复合材料的微观组织

采用反应自生法制备了 ＴｉＣ颗粒增强钛合金基复合材料，研究了复合材料的相组成和微观组 织．在 Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｃ合金中存在 Ｔｉ和 ＴｉＣ两种相． ＴｉＣ以树枝状初生 ＴｉＣ和短棒状共晶 ＴｉＣ两种 形态存在，其中共晶 ＴｉＣ主要存在于晶界，特别是三角晶界处 ＴｉＣ晶格常数的计算结果表明 ＴｉＣ的 衍射峰存在一定的偏移，主要是由于存在于 ＴｉＣ中的 Ｃ空位引起晶格畸变。随着 Ａｌ含量的增加，初生 ＴｉＣ由发达粗大的树枝晶变为不发达的树枝晶，当 Ａｌ含量为 ３５％时变为短棒状和薄片状的 ＴｉＣ．基体 组织也相应地由单一的 Ｔｉ基体变为 Ｔｉ和 Ｔｉ３Ａｌ的两相基体以及 Ｔｉ３Ａｌ和 ＴｉＡｌ两相基体．根据相图 分析了组织变化的主要原因．

TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其微观组织

采用直接加入TiC粉的方法制备了原位自生TiC增强钛基复合材料 ,此法与国内研究者常用的加入石墨粉的方法相比 ,制备的复合材料成分准确 ,易于控制。制备的复合材料由Ti和TiC相组成 ,其中TiC为初生树枝状和短棒状共晶组成。TEM研究发现 :还存在 0 .3～ 0 .6 μm的规则块状TiC ,多分布在晶界上 ;TiC颗粒与基体界面干净、无反应层 ,基体中存在较多的位错 。

铁基复合材料中原位TiC增强颗粒生成机制

在合金熔体中采用不同时间取样,通过液淬的方法,将铁基复合材料的液态合金熔体迅速冷却到室温,固定熔融条件下的形态,观察金相组织,分析其变化情况。结果表明:根据热力学及动力学分析,合金熔体在富碳区TiC的形核率很高,形核驱动力足以在正常熔炼温度下形成众多的小晶核;熔体中TiC颗粒的形成可分为形核与长大阶段,首先活性Ti原子包围C,溶入合金中的Ti与C在碳表面形成一复杂反应中间层,随着反应进行,Ti和C颗粒不断减少,生成的TiC不断弥散分布于熔体中;其长大过程伴随着TiC颗粒的相互堆砌、聚集和形态规则化。

TIC颗粒增强钢基表面复合材料的制备

采用Ti—C-Al-Ni系SHS熔铸制备Tic颗粒增强钢基表面复合材料，研究了其组织和耐磨性。结果表明：用SHS熔铸法制备的钢基表面复合材料强化相和基体结合良好；表层TiC颗粒分布密集，颗粒均匀圆整，粒度为1～2μm；表面硬度HV高达950，且硬度由表层向基体呈梯度分布；磨损时密集的高硬度的细小圆球状TiC颗粒大大降低了磨损率；耐磨性比基体提高5．6倍。

TiC-TiB_2增强MoSi_2复合材料的力学性能及抗氧化行为

以MoSi2、Ti和B4C粉为原料,采用高温热压技术合成不同体积分数TiC-TiB2增强MoSi2复合材料,研究TiC-TiB2颗粒对MoSi2基体材料显微组织、力学性能和高温氧化性能的影响。结果表明：30%TiC-TiB2/MoSi2（体积分数）复合材料的抗弯强度和维氏硬度分别达到468.3 MPa和17.07 GPa,比纯MoSi2的分别增加了63.2%和83.5%。随着TiC-TiB2体积分数的增加,复合材料的断裂方式由以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主转变,强化机制是细晶强化和弥散强化。在800-1 200℃氧化192 h时,30%TiC-TiB2复合材料的增质是10%TiC-TiB2复合材料的2.38-3.23倍。氧化层中没有发现低熔点的B2O3,而TiO2和SiO2的存在使材料具有较好的抗氧化性。

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料及其磨损性能

利用原位合成的方法在几种锻铝基体中合成了T iC颗粒.X射线衍射谱表明,在复合材料的显微组织中T iC是惟一反应生成物.与基体材料相比,引入T iC后材料的耐磨性能有很大幅度的提高,且磨损性能与基体材料的强度之间没有必然的联系.对磨损试样表面的SEM观察显示,在磨损过程中T iC颗粒凸起于基体,在表面起支撑载荷的作用,同时使摩擦副(滚轮)与基体表面之间形成一个储存润滑油的间隙,从而改善了磨损过程中的润滑条件,减小了试样的磨损量.

铸造原位(In Situ)TiCp/Fe复合材料制备工艺的研究

研究了制备铸造原位（ＩｎＳｉｔｕ）ＴｉＣｐ／Ｆｅ复合材料的工艺方法，分析了所得材料的组织。结果表明：在ＦｅＴｉＣ系合金熔体中，Ｔｉ与Ｃ易发生化学反应生成ＴｉＣ颗粒，该ＴｉＣ颗粒可成为奥氏体形核和生长的核心，在此基础上可制得具有较理想组织的铸造原位ＴｉＣｐ／Ｆｅ复合材料。

激光熔覆TiC/FeAl复合材料涂层显微组织及初生TiC生长机制研究

利用激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢基体上制得了以TiC为增强相、以FeAl金属间化合物为基体的快速凝固TiC/FeAl复合材料涂层,分析了该涂层的显微组织及初生TiC的生长形态和生长机制。研究结果表明,激光熔覆TiC/FeAl快速凝固复合材料涂层主要由初生TiC碳化物、初生FeAl树枝晶和枝晶间少量的FeAl/TiC共晶组成,初生TiC具有独特的径向辐射分枝小面枝晶团簇状生长形态,其生长机制为侧向生长。

基于大热流密度的Fe/TiC复合材料低温反应合成过程研究

首次采用Gleeble-1500N模拟试验机,对质量分数为55%(Ti+C)+45%Fe的压坯在大热流密度条件下的燃烧合成进行了研究。试验压坯的合成烧烧试验是在升温速度为600℃/s,加热温度为800℃的条件下进行的;试样的温度变化由热模拟机自动采集,生成试样的温度-时间曲线;采用X射线衍射(XRD)检测生成物的相组成。从试样的温度-时间曲线可以看到:试样在390～600℃的低温区域具有剧烈的温度变化,说明在此温度段有化学反应发生,并伴随着热的大量释放;而XRD检测结果表明:生成物主要由TiC和Fe2Ti组成。所以,试验结果证明:在大热流密度条件下,可以在较低温度下合成制备Fe/TiC复合材料。