烧结温度对(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti复合材料组织和力学性能的影响

为了获得性能优异的钛基复合材料和解决单一增强相对性能提升有限等问题,以Ti粉、SiC粉、TiB_(2)粉、C粉为原料,采用粉末冶金法,在不同烧结温度下原位自生制备了(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti复合材料。通过XRD、SEM、万能试验机等设备表征了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随烧结温度的升高,复合材料的致密度提高,平均晶粒尺寸逐渐增大;烧结温度的升高使增强相数量增加的同时减少了较低烧结温度下的团聚现象。复合材料的洛氏硬度、屈服强度、抗拉强度随烧结温度的升高先增大后减小,断裂应变下降不显著。在1300℃下,(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti具有最佳的综合力学性能,烧结态试样的抗压强度达到最高2435 MPa,屈服强度1649 MPa,洛氏硬度49.1HRC,断裂应变28.7%。分析可知,微米尺寸的TiC、TiB和亚微米尺寸的Ti_(5)Si_(3)增强相的协同作用在显著提高复合材料强度的同时也保持了一定的塑性。(Ti_(5)Si_(3)+TiC+TiB)/Ti复合材料的增强方式以细晶强化、弥散强化和载荷传递强化为主。

MA及原位-热压合成TiC/Ti_5Si_3复合材料

以Ti粉、Si粉和C粉为原料,利用高能球磨及热压工艺合成了TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料。研究了工艺条件尤其是热压温度对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合DSC、XRD和SEM对反应合成机理进行探讨。结果表明:通过优化合成工艺,高能球磨12 h,热压温度1 400℃时,烧结6 h得到了高纯度的TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料;合成过程为:反应开始时发生Ti+C■TiC,反应ΔG=-167.72 kJ/mol。2 h时发生5TiC+8Si■Ti5Si3+5SiC,反应ΔG=-62.12 kJ/mol,当6 h时发生3SiC+8Ti■Ti5Si3+3TiC,反应ΔG=-697.8 kJ/mol。显微结构表明:TiC/Ti5Si3复合材料的合成过程伴随Si熔融,该材料以TiC-Si-Ti5Si3形式相结合,其中Si为黏结剂。

原位生成TiC/Ti_5Si_3纳米复合材料的显微结构研究

研究了原位生成ＴｉＣ／Ｔｉ５Ｓｉ３纳米复合材料的显微结构．实验结果表明，以ＳｉＣ和Ｔｉ 为原料，通过反应热压工艺可以原位合成ＴｉＣ／Ｔｉ５Ｓｉ３复合材料，其中的大部分ＴｉＣ粒子为纳 米粒子．ＴｉＣ晶粒与Ｔｉ５Ｓｉ３晶粒的晶界上存在原子台阶．复合材料还含有少量Ｔｉ３ＳｉＣ２相．这 些Ｔｉ３ＳｉＣ２相主要呈棒状分布在Ｔｉ５Ｓｉ３基体中，另有少量Ｔｉ３ＳｉＣ２相位于大的ＴｉＣ晶粒内．

熔盐原位合成TiC-Ti_5Si_3复合材料

以Ti、Si和C粉体为原料,采用熔盐热处理技术以原位反应合成了TiC-Ti_5Si_3材料。研究结果表明,原料转变为TiC与Ti_5Si_3两相。900℃得到的试样中Ti_5Si_3晶体呈须状,直径约为60 nm,长度约为0.5-1μm。TiC呈典型的颗粒状组织,晶粒大小为50-200 nm。1100℃得到的试样中须状Ti_5Si_3晶体直径约为0.1-0.5μm,长度约为2-6μm。颗粒状组织TiC晶粒大小为50-500 nm。

激光熔炼TiCo/Ti_5Si_3双相金属间化合物合金组织及耐磨性

利用激光熔炼技术制备出以金属硅化物Ti5Si3为耐磨增强相、以金属间化合物TiCo为增韧相的双相金属间化合物新型耐磨合金。用OM,SEM,XRD与EDS等方法分析了合金的显微组织、相组成及成分。在室温干滑动磨损条件下测试了合金的耐磨性能,研究了合金组织中TiCo含量对合金显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,合金的显微组织均由块状Ti5Si3初生相及TiCo/Ti5Si3共晶基体组成并具有优异的室温干滑动耐磨损性能。随TiCo含量的增加,初生相Ti5Si3的体积分数与合金的显微硬度下降,合金的韧性与耐磨性能随之显著提高。Ti5Si3的高硬度和TiCo的高韧性是该合金具有优异耐磨性能的主要原因。

激光熔炼Ti_5Si_3-TiCo-Ti_2Co多相金属间化合物合金的组织与耐磨性

利用激光熔炼技术制备出Ti5Si3-TiCo-Ti2Co多相金属间化合物新型耐磨合金,分析了合金的显微组织并测试了合金的室温干滑动磨损性能。结果表明,Ti5Si3-TiCo-Ti2Co多相金属间化合物耐磨合金组织均匀、致密,在室温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能。Ti5Si3-TiCo-Ti2Co多相金属间化合物耐磨合金的磨损量随磨损时间的延长缓慢增加,磨损率先增加后降低;难熔金属硅化物Ti5Si3的高硬度及金属间化合物的反常屈服强度-温度关系及磨损过程中表面粘附转移保护层的形成,是Ti5Si3-TiCo-Ti2Co多相金属间化合物耐磨合金在室温干滑动磨损试验条件下具有较好耐磨性能的原因。

Ti3SiC2含量对热处理态(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了Ti3SiC2含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同Ti3SiC2含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着Ti3SiC2含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;Ti5Si3颗粒在β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随Ti3SiC2质量分数增加而递增;(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当Ti3SiC2的质量分数为8%时,复合材料的屈服强度和抗压强度分别达到1 930 MPa和2 500 MPa,综合力学性能最优;当Ti3SiC2的质量分数继续增加至10%时,复合材料的力学性能难以通过固溶和时效处理进一步改善。

Ti-6Al-4V合金激光表面合金化制备Ti_5Si_3/Ti耐磨复合材料涂层研究

利用预涂 Si粉对 Ti- 6Al- 4V合金进行激光表面合金化 ,制得以初生及共晶金属间化合物 Ti5Si3为增强相的快速凝固“原位”耐磨复合材料表面改性层 ,研究了激光表面合金化 Ti5Si3/β- Ti耐磨复合材料表面改性层的显微组织及其在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下的耐磨性能。结果表明 :利用 Si粉对 Ti- 6Al- 4V合金进行激光表面合金化处理后 ,合金层硬度及耐磨性大幅度提高。

钛表面激光熔覆原位制备Ti_5Si_3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.

TiAl－V－Si合金中Ti_（5）Si_3析出相与基体相的取向关系

通过电子显微分析，发现在热等静压的ＴｉＡｌ－Ｖ－Ｓｉ合金中有大量的硅化物沿层状结构的相界面析出，这些硅化物为Ｔｉ_５Ｓｉ_３相，通常为近六角形的薄片．Ｔｉ_５Ｓｉ_３相与层状结构基体相（α_２和γ相）间具有如下的固定取向关系［０００１］_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３）／／［０００１］_（Ｔｉ_３Ａｌ），（３１２０）_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３），／／（１０１０）_（Ｔｉ_３Ａｌ）［０００１］_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３）／／［１１１］_（ＴｉＡｌ），（４１５０）_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３）／／（１１０）_（ＴｉＡｌ）

激光熔敷Ti_5Si_3/(NiTi_2+β+Ti_5Si_3)复合涂层组织与耐磨性

为了提高钛合金的干滑动磨损耐磨性能,以Ti-Si-Ni混合合金粉末为原料对BT9钛合金进行激光熔敷处理,制备出以金属间化合物Ti5Si3为耐磨增强相的快速凝固'原位'耐磨复合涂层,利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的成分及显微组织结构,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性.结果表明:涂层中Ti5Si3初生相均匀分布于NiTi2-β-Ti5Si3共晶基体上,整个涂层组织均匀、致密、无气孔、无裂纹;涂层与钛合金基材形成了良好的冶金结合,涂层具有很高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能.

激光熔敷Ti_5Si_3/NiTi_2复合材料涂层的组织与耐磨性

以 Ti-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制备出了以金属间化合物Ti5Si3为增强相、以NiTi2为基体的Ti5Si3/NiTi2金属间化合物快速凝固耐磨复合材料涂层.Ti5Si3/NiTi2复合材料涂层的硬度高、组织均匀、致密、与基材之间为完全冶金结合,在干滑动磨损试验条件下具有很好的耐磨性.

激光熔敷Ti_5Si_3增强金属间化合物耐磨复合材料涂层组织及耐磨性研究

以 Ni- 5 9Ti- 2 1Si合金粉末为原料 ,利用激光熔敷技术在 BT9钛合金表面制备了含 Ti5Si3金属间化合物的耐磨复合材料涂层 .利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱仪及 X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构 ;同时考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能 .结果表明 :复合材料涂层主要组织包括Ti5Si3增强相、金属间化合物 Ni Ti2 与少量β钛基固溶体及 Ti5Si3共晶 ;其组织结构均匀 ,与基体之间为完全冶金结合 ;复合材料涂层具有硬度高、抗粘着磨损能力强的特点 ,在滑动干摩擦试验条件下表现出优异的耐磨性及良好的承载能力 ;其磨损质量损失随载荷增大变化很小 .

电子束表面合金化制备Ti_5Si_3/TiAl复相合金改性层

通过使用高能量密度的电子束高速扫描预先涂有Si粉的TiAl合金表面,"原位"制得了以高硬度金属间化合物Ti5Si3为增强相、以TiAl、Ti3Al为基体的复相合金表面改性层。利用光学显微镜、电子探针、能谱仪及X射线衍射仪分析和研究了电子束表面改性层的显微组织结构;同时测试了沿改性层深度方向的硬度分布。结果表明:表面改性层由TiAl、Ti3Al、Ti5Si3相组成,Ti5Si3相的形态及分布沿层深方向呈现梯度变化,在表层为粗大的六棱柱状结构,沿改性层向内,其中、下部由于冷却速度相对较快,硬质相的形态及分布趋于细小、密集;改性层与基体间没有明显的界面,为完全的冶金结合;改性层具有较高的硬度,显微硬度最高达到895,约为基体的3倍。

Ti_5Si_3的研究进展

概述了Ti5Si3的物理结构和化学性质,展现出其熔点高、密度低、电阻率低、硬度高、高温强度大、抗高温氧化性能好和化学性质稳定等性质。对Ti5Si3合金材料及其薄膜的固固、固液、固气和气气反应制备工艺及其优缺点进行了较为系统的阐述。并结合Ti5Si3的优良性能,对其在高温结构材料、镀膜材料、电子器件、微电极和微传感器材料领域的应用进行了重点介绍。

金属间化合物Ti_5Si_3制备技术的研究进展

介绍了金属间化合物Ti5Si3的制备技术及研究现状,并从改善其室温脆性和断裂韧度等方面简述了改善Ti5Si3性能的途径。

TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。

Nb丝增韧TiAl/Ti_5Si_3基复合材料组织与性能的研究

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧Ti Al/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理。通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况。结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较Ti Al/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%。

Nb 含量对 Ti_3Al+Ti_5Si_3 双相合金的影响

研究了Ｎｂ含量对Ｔｉ３Ａｌ＋Ｔｉ５Ｓｉ３双相合金组织和性能的影响．结果表明，随着Ｎｂ原子含量从０增加到２０％，合金的组织形貌变化不大，仅在Ｎｂ含量为１０％时，出现网篮状组织．合金在室温下的断裂强度以及基体的显微硬度均随Ｎｂ含量的增多而增大．加入１０％Ｎｂ的双相合金其综合性能最好．

激光熔炼Ti_5Si_3/NiTi金属间化合物合金的组织及耐磨性

设计并利用激光熔炼技术制备出了以Ti5Si3为增强相、以NiTi为基体的金属间化合物新型耐磨合金,研究了增强相Ti5Si3的含量对合金显微组织、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明,随Ti5Si3含量的增加,合金显微组织由亚共晶向共晶、过共晶转化,增强相Ti5Si3由细层片状共晶相向块状初生相转变,合金显微硬度随之显著提高;在室温干滑动磨损条件下,Ti5Si3/NiTi金属间化合物合金具有优异的耐磨性,并随Ti5Si3增强相的增加而显著提高。Ti5Si3增强相的高硬度和NiTi基体的高韧性及伪弹性效应是该合金具有优异耐磨性能的主要原因。