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选择Ti-Zr-Ni(Cu)系合金为研究对象,讨论了稀土Y、Sc元素对Ti-Zr-Ni(Cu)系准晶形成能力和力学性能的影响;并创新性的将优化所得的Ti-Zr-Ni准晶粉末作为填料与聚合物基体复合,研究其对复合材料热力学行为和力学性能的影响,为Ti基准晶的应用提出了新的发展方向。 通过电弧熔炼铜模吹铸的方法制备了(TiZr)100-xNix(x=14~22)系列准晶合金材料,Ti40.83Zr40.83Ni18.34合金具有最优的准晶形成能力。由于稀土元素可起到除杂和固溶强化作用,掺入适量的稀土Y、Sc元素有利于提高Ti-Zr-Ni(Cu)系合金的准晶形成能力和力学性能。其中,(Ti48Zr36Ni14Cu2)0.99Y0.01和Ti40.83Zr39.63Sc1.2Ni18.34合金在其所在体系中具有最优的综合力学性能,最大压缩强度达1400MPa,伸长率为4.17%。 采用熔融共混的方法将机械合金化法制得的Ti40.83Zr40.83Ni18.34准晶粉末(Ti-QC),将Ti-QC作为填料与尼龙(PA)复合。研究结果表明,Ti-QC的加入使复合材料的结晶温度升高,热稳定性显著提高,硬度明显增大。摩擦磨损实验表明,存在一个最佳填充量,当荷载为20N时含20wt.%填料的Ti-QC/PA12具有最佳的摩擦磨损性能。合金填料粒径大小及相组成均对尼龙复合材料的摩擦磨损性能产生影响,粒径为48~74μm的Ti-QC/PA6复合材料表现出最优的力学性能,主要归因于准晶比相同组分的非晶、Laves相等具有更高的强度和耐摩擦性能。此外,由于硬质准晶颗粒的加入起到了支撑载荷和抑制PA12表面软化的作用,使高荷载下Ti-QC/PA12复合材料的摩擦系数小于PA12。 将Ti-QC与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)采用模压成型的方法复合,随着Ti-QC含量增加,结晶温度略有升高而后降低,熔融温度减小,但总体都变化不大,表明Ti基准晶在UHMWPE中的异相成核作用较弱。加入Ti-QC后,复合材料的硬度提高,磨损量降低,这主要由于硬质的Ti-QC在摩擦表面形成保护膜,提高了复合材料的表面硬度,从而提高了抗犁切能力。其中,含30Vol.%Ti-QC与UHMWPE的复合材料体积磨损量最低,仅为纯UHMWPE的一半,复合材料的硬度值则接近纯UHMWPE的2倍。 对于熔融共混法制备的聚氨酯(TPU)/Ti-QC复合材料,随着准晶含量的增大,玻璃化转变温度和熔融温度降低,结晶温度升高,硬度和杨氏模量也明显提高。但由于在拉伸过程中准晶颗粒处易产生应力集中,使复合材料的的拉伸强度和断裂伸长率有所下降。摩擦磨损实验表明,准晶粒子可以减小聚氨酯的表面能,降低聚氨酯的摩擦系数,当准晶的含量为10wt.%时,复合材料耐摩擦性能最好。