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《ti2alc／tial复合材料的抗热震性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、Ti2AlC／TiAl复合材料的抗热震性能研究第36卷2007正第7期7月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGVo1.36,No.7July2007Ti2AIC/TiAI复合材料的抗热震性能研究岳云龙,尹海燕2,吴海涛,徐言超(1.济南大学,山东济南250022)(2.中国海洋大学,山东青岛266100)摘要:利用放电等离子烧结(SPS)技术,原位制备Ti2AIC/TiAI(Nb,B)复合材料,并对其进行快速升温热处理.采用残余强度法对复合材料在225～825℃范围内的抗热震
2、性能进行测试.结果表明:随热震温差的升高,试样显微结构变得疏松,内部出现孔洞和裂纹,导致材料热震后强度下降;热处理后复合材料的抗热震性能明显提高,断裂方式的改变及显微组织的细化是产生这一现象的主要原因.关键词:Ti2AIC/TiAI(Nb,B)复合材料;抗热震性;热处理中图法分类号:TB333文献标识码:A文章编号:1002.185X(2007)07.1149.041前言TiAI金属间化合物基复合材料是作为高温结构材料开发的,主要应用于高温环境中.使用中,在温度剧变(即热震作用)的情况下,材料的强度会大幅下降,发生剥落甚
3、至脆断,大大影响了其服役的安全可靠性,限制材料高温性能的发挥.因此,抗热震性能的好坏是限制其在高温工程领域广泛应用的重要原因之一.关于陶瓷及其复合材料抗热震性的研究有很多报道,但对金属基复合材料抗热震性研究鲜有报道.由于材料残余强度的衰减,是热震行为最直接的,最外在的宏观结果,因此,测试材料抗热震性最常用的是残余强度法.本实验借鉴陶瓷材料热震性能测试方法,采用残余强度法对Ti2AIC/TiAI(Nb,B)复合材料和Ti2AIC/TiAI(Nb,B)热处理样的抗热震性能进行了实验研究,并对其作了分析.2材料及方法2.1试验
4、材料试验材料为Ti粉(粒度<50pm),Al粉(粒度<45岬),Nb粉(平均粒度为18m),B粉(平均粒度为5pm)和TiC粉(平均粒度为0.8¨m),首先采用热爆反应合成Ti.47.66A1.2.22Nb.1.34B(摩尔分数%,下同)合金粉末,将合金粉末粉碎筛分后,与质量分数为7%TIC粉于混料机中球磨混合,采用SPS.1050型烧结炉原位制得Ti2AIC/Ti.47.66A1.2.22Nb.1.34B复合材料,其中TiC与TiAI发生原位反应,生成Ti2AIC陶瓷颗粒.采用差热分析确定Ti2AIC/Ti
5、AI(Nb,B)复合材料的相转变温度点,测得共析转变温度为1200℃,包晶转变温度为1370℃,比一般TiAI合金的相转变温度都要高.快速升温热处理在SPS烧结炉中进行.根据标准Ti.Al二元相图[1】,以及差热分析结果,制定复合材料的快速升温热处理工艺【】:1200℃.5min+FC,升温速率500"C/min,压力30MPa.图1为复合材料热处理前后的断口形貌照片.2.2实验方法将切成3minx4mmx26nln'l的试样放入电炉中加热至预定温度,保温30min,以确保试样均匀受热,取出后迅速投入25℃的流动水中急冷
6、,以完成一次热震实验,急冷后的试样采用三点弯曲法测试残余抗弯强度.三点弯曲强度测试时,跨距为20mm,加载速率为0.5mm/min.用扫描电子显微镜观察断口形貌.3结果与分析3.1实验结果复合材料在不同热震温差下的强度见图2.从图中可看到,未经热处理的Ti2AIC/TiAI(Nb,B)复合材料的临界热震温差△为400℃左右.△为400℃时强度下降不明显,还保留有原始强度的95.46%,当△为500℃时强度已明显下降,此时强度仅为热震前的50%,此后随着热震温差的升高,强度逐渐下降,但收稿日期:2006.06.28基金项目
7、:山东省自然科学基金重点项目资助(Z2003F02)作者简介:岳云龙,男,1964年生,博士,教授,济南大学材料科学与工程学院,山东济南250022,电话:0531.82765670,E.mail:cloudyhy@126.com稀有金属材料与工程第36卷下降的幅度减慢,到温差为800℃时仍未见崩块现象,而且所有试样的表面经肉眼观察都未发现裂纹.热处理后材料的热震温差明显提高,热震温差AT为500℃,随热震温差升高,其强度也逐渐下降.从图中可以看出,材料表现为热震断裂和热震损伤混合模式,即当AT<A,由于热弹性应变
8、能不足以使裂纹发生突然的失稳扩展,裂纹以稳态方式扩展,材料虽受到一定的热震损伤,但残余强度衰减幅度很小,当AT>,裂纹发生失稳扩展,强度呈急剧下降的趋势.图l热处理前后Ti2A1C/TiA1(Nb,B)复合材料的断口形貌Fig.1SEMimagesoffracturesurfaceofTi2A1C/TiAI(N
