网状结构(TiBw+TiCp)/TC4复合材料高温抗氧化与力学性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luckcarrier
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文是以提高钛基复合材料的力学性能和高温抗氧化性能为目标,采用原位反应自生技术结合粉末冶金的方法,基于细小的C粉、TiB2粉和大尺寸的TC4粉末,通过低能球磨和热压烧结技术,成功制备出一种增强体呈准连续网状分布的(TiCp+TiBw)/TC4复合材料。采用扫描电镜对复合材料组织中增强体的形态和分布进行了研究。采用室温三点弯曲、常温拉伸和纳米压痕试验对网状结构(TiCp+TiBw)/TC4复合材料的抗弯强度、抗拉强度、纳米硬度和弹性模量进行了测试和评价,揭示出TiBw提高网状结构(TiCp+TiBw)/TC4复合材料力学性能的原因。并且对网状结构(TiCp+TiBw)/TC4复合材料高温抗氧化行为进行了研究,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析方法分析了复合材料氧化膜的形貌和组成,阐述了网状结构(TiCp+TiBw)/TC4复合材料抗氧化机理。探索球磨工艺的试验表明,将C、TiB2和TC4粉共同球磨(200rpm/8h/5:1),与TiB2和TC4粉先球磨(200rpm/4h/5:1),再加入C粉一起球磨(200rpm/4h/5:1),制备的复合材料,在组织结构和力学性能上没有显著差异,认为球磨工艺对本试验体系的网状结构复合材料的组织结构和力学性能没有显著影响。对网状结构(TiCp+TiBw)/TC复合材料组织结构的研究表明:增强体均匀分布在基体颗粒周围,形成规则的网状结构,原位自生的TiCp生长在一起形成“TiCp墙”,随着TiBw含量增加,销钉状TiBw增多,一部分TiBw长入TC4基体内部,连接着相邻基体。力学性能研究结果表明,随着TiBw含量增加,弯曲强度逐渐增大,最大值为827MPa,此时抗拉强度为600MPa,并且从基体中心到网状界面处纳米硬度和弹性模量均增大,认为TiBw的引入,增加了基体间的连通度,TiBw具有增强效果,TiBw的性能优于TiCp,因此提高了网状结构复合材料的力学性能。抗氧化试验研究结果表明,网状结构(TiCp+TiBw)/TC4复合材料在600700℃氧化100h,氧化动力学遵循抛物线规律,氧化产物主要为金红石型TiO2和Al2O3。网状结构复合材料具有良好抗氧化性的原因:一是复合材料的氧化膜是由若干个网状结构单元的氧化膜组成,可以缓解和释放氧化膜中的应力,二是网状界面处晶格畸变严重,使界面处优先氧化,生成的氧化物TiO2对氧化膜起到连接钉扎作用,使氧化膜不容易开裂和脱落,引入TiBw,在800℃生成挥发相B2O3,增加氧进入材料内部的通道,会降低复合材料的抗氧化性。
其他文献
壳聚糖海绵因具有良好的生物相容性、高吸水性、高透湿性等特性在生物敷料领域受到广泛关注,纳米银因具有快速、高效、广谱、持久的抗菌性和无耐药性等特点,近年来被广泛应用于
学位
河流与文化传承、民族兴盛密不可分,两岸流域孕育了悠久的历史和伟大的文明。城市化的全面推进,河道再次成为城市发展的重要依托,独流减河作为天津市南部重要行洪河道和防线,
水体富营养化是目前国内水体面临的主要问题,太湖、滇池、巢湖等内陆湖泊水体的污染更为的严重,水体富营养化主要是由水体中超负荷的氮磷所引起的,开展高效除磷脱氮工艺研究
压电陶瓷是一种可以将机械能与电能相互转换的功能材料,因为力学性能比较好和压电性能比较稳定等优点,可以作为一种重要的光、热、力、电敏感功能材料,广泛运用于信息、航天、电
青岛市作为我国十四个沿海开放城市之一,是我国沿海重要的经济和港口城市。但是随着经济的发展和人类活动的加剧,各类环境问题和地质灾害持续出现,发生频率有逐年增长的趋势