b改性ti-6al-4v合金的sps制备与性能研究

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1、中图分类号：TQ028.1UDC分类号：520B改性Ti-6Al-4V合金的SPS制备与性能研究作者姓名卢继方学院名称材料学院指导教师张朝晖副教授答辩委员会主席李树奎教授申请学位工学硕士学科专业材料科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonPropertiesofBModifiedTi-6Al-4VAlloySynthesizedbySPSCandidateName：JifangLuSchoolorDepartment:MaterialScienceandEngineeringFacultyMentor:Prof.Z

2、haohuiZhangChair,ThesisCommittee：Prof.ShukuiLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

3、得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要放电等离子烧结技术（SPS）具有升温速率快、烧结时间短、烧结温度低等特点，是近年来发展起来的一种新型、快速烧结技术，在制备高性能新材料方面具有很大的潜力。本文通过放电等离子烧结技术制备了B改性Ti-6Al-4V材料，分析了放电等离子烧结制备B/TC4材料的烧结致密化过程与机理，系统研究了烧结温度、B添加量及热处理工艺对B/TC4材料显微组织结构和力学性能的影响规

4、律。依据B/TC4材料的SPS烧结过程的收缩特征及微观组织演化规律，可将其划分为以下四个典型的烧结阶段，即颗粒的净化与重排、颗粒的联接、烧结颈长大、塑性变形快速致密化。只有这四个烧结阶段依次并充分进行，才能制备出高质量的烧结体。将Ti-6Al-4V粉和B粉经混合后置入石墨模具进行SPS烧结，采用B添加量为0.05、0.1、0.2wt%及850、950、1050、1150℃的烧结工艺制备B改性Ti-6Al-4V合金材料。在950℃烧结温度下通过B元素的添加，材料室温组织出现了明显的细化，随着B添加量的增加，材料的相对密度、硬度和拉伸强度不断增大，而延伸率呈

5、先增大后减小的变化规律，并在B添加量为0.1wt%时达到最大值，其相对密度达到99.43%，洛氏硬度为31.2HRC，拉伸强度为975MPa，延伸率为18.9%；随着烧结温度的升高，材料的相对密度、硬度和拉伸强度增大，而延伸率呈先增大后减小的变化规律，并在烧结温度为950℃时达到最大值18.9%；随着固溶温度的升高，Ti-6Al-4V-0.1B材料的硬度、拉伸强度增大，而延伸率减小，相比于普通锻造态TC4合金，经B改性后材料在防护系数上得到明显提高。SPS制备的B改性Ti-6Al-4V合金材料断裂方式主要为韧性断裂。断口由三种断裂模式组成：合金基体的韧性

6、断裂，TiB晶须的断裂和TiB与合金基体的分离，并随着烧结温度及固溶温度的提高，断口中韧窝数量逐渐减少，TiB晶须的断裂以及TiB与合金基体的界面分离比例都增加。关键词：放电等离子烧结；B/TC4材料；微观组织；力学性能；热处理I北京理工大学硕士学位论文AbstractSparkplasmasintering(SPS)isanewrapidsinteringtechniquedevelopinginrecentyears.Duetoitsfastheatingrate,shortsinteringtimeandlowsinteringtemperatur

7、esproperties,ithasagreatpotentialinpraparinghigh-performacenewmaterial.Inthispaper,aBmodifiedTi-6Al-4Valloywaspreparedbyasparkplasmasinteringprocess.TheinfluenceofBcontentofthemixedpowderandsinteringtemperatureaswellasheattreatmentprocessontheBmodifiedTi-6Al-4Valloy’smicrostructu

8、reandmechanicalpropertieswasinvestigated