tic颗粒增强铝基复合材料的制备及其性能研究

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1、江苏大学硕士研究生学位论文摘要本文采用DSC、X．ray、SEM等现代分析方法，研究了Ti—C．A1-Ni体系反应过程、复合材料的微观组织形貌和性能。探讨Ti．c—AI—Ni体系热力学以及成分、热爆温度等因素对产物组织形貌的影响，给出了较佳的增强体系70wt％(Ti—c)-A1-Ni和80wt％(Ti．c)一AI-Ni，用SHS铸造法制备出TiC颗粒增强铝基复合材料，并进行了力学性能和耐磨性能的钡4试。热力学计算结果表明：在Ti—C—A1-Ni体系的产物中，TiC为热力学最稳定相，NiAl次之。Ti．c．舢-Ni体系的热爆反应是由低温反应A

2、1+Ni—NiAl放热引发Ti+C—Tic反应，形成NiAl和TiC。Ti、c含量对热爆温度和产物的形貌有显著的影响，随Ti、c含量增加，热爆起始温度和绝热温度升高，NiAl发生部分或全部熔化，由低Ti、C含量(15wt％)下细小、圆球状NiAl、TiC向较高Ti、C含量下(30～50wt％)熔态NiAl和近似圆球状TiC转变，在50wt％(Ti—c)时形成致密的NiAl金属间化合物基复合材料；更高Ti、C含量(70～80wt％)下，TiC略长大，呈不规则颗粒状，熔融的NiAl大大减少，分布其上。以70wt％(Ti．C)一A1-Ni和80w

3、t％(Ti．c)一A1-Ni体系制备出TiC颗粒增强铝基复合材料，其显微组织为直径2pm左右呈近球状的TiC颗粒均匀分布在Al基体上。复合材料性能测试结果表明：复合材料的硬度、拉伸强度和耐磨性均随着TiC颗粒体积含量的增加而得到提高；3v01％和3．5v01％TiC颗粒增强铝基复合材料的抗拉强度分别达到180MPa和230MPa；硬度分别是基体硬度的2．5倍和3倍；TiC颗粒增强铝基复合材料的耐磨性比基体提高了3．3倍和4．2倍；复合材料的室温干滑动磨损机制以磨粒磨损为主，还有少量氧化磨损。磨损表面富Fe层中Fe的含量随着TiC含量的升高而

4、增加。关键词：Ti—C一舢-NiSHS铸造法颗粒增强铝基复合材料耐磨性江苏大学硕士研究生学位论文ABSTRACTTheCOUFSeofreactionofTi—C—A1-Ni．microscopicmorphologyandperformanceofcompositeswerestudiedbyusingDSC、X—ray、SEMetc．Theinfluencesofthermodynamics，ingredient，explosiontemperatureandotherfactorsonthemorphologyofproductswe

5、reinvestigated，thenfound70wt％(Ti—C)一Al_Niand80wt％(Ti—C、-AI-NisystemsarefoundtobesuitabletofabricateTiCparticlesreinforcedaluminummatrixcompositesbySHScastingtechnology．nlemechanicalpropertyandwearresistanceofthecompositeswerealsotested．ThethermodynamiccalculationshowsthatT

6、iCandNiAlarethestablestphasesproductsofTi-C—A1-Nisystem．Theexplosionreactioniscomposedoftwoprocedures．AJ+Ni—NiAlandTi+C—TiC．inwhichthelatterreactionisprovokedbytheheatofformerreaction．TiCandNiAlarethefinalproducts．ThecontentofTi—Chasobviousinfluenceonstartingtemperatureand

7、morphologyoftheproducts．WitlltheincreaseofthecontentofTi-C，startingtemperatureandadiabatictemperatureofthereactionrise．SphericalNiAlmeltscompletelyorpartlyandTiCchangemarkedlyfromsmall，sphericalformtoapproximatesphericity．WhenthecontentofTi—Cis50wt％，TiC／NiAlintermetallicco

8、mpositeCallbeobtained．WhenthecontentofTi—Cis70～80wt％．TiCparticlesgrowup讯thanomalousmorpho