tib-titc4层状复合材料的制备及性能研究

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1、TiB-Ti/TC4层状复合材料的制备及性能研究王丽芬2015年1月I中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540TiB-Ti/TC4层状复合材料的制备及性能研究作者姓名王丽芬学院名称材料学院指导教师苏铁健副教授答辩委员会主席刘颖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IIMicrostructureandMechanicalPropertiesofTiB-Ti/Ti-6Al-4VLayerCompositesFabricatedbySparkPlasmaSinteringCandi

2、dateName：LifenWangSchoolorDepartment:MaterialScienceandEngineeringFacultyMentor:Prof.TiejianSuChair,ThesisCommittee：Prof.YingLiuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2015III研究成果声明

3、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：V北京理工大学硕士学位论文摘要将TiB增强钛基复合材料作为装甲材料的面板，TC4作为背板，二者形成的层状复合材料能够综合它们的性能优势，满足装甲材料“高硬度、高强度、高韧性、低密度、低成

4、本”的要求，在装甲防护方面有良好的应用前景。放电等离子烧结技术（SPS）是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术，具有升温速率快、烧结时间短、烧结温度低等特点，在制备高性能新材料方面具有很大的潜力。本文采用SPS技术，制备得到了不同TiB-Ti复合材料层组分比和厚度的TiB-Ti/TC4层状复合材料，重点研究了烧结温度、TiB含量及TiB-Ti复合材料层厚度对TiB-Ti/TC4复合材料力学性能及微观组织的影响规律。研究结果表明：不同TiB-Ti复合材料层组分比的TiB-Ti/TC4的显微硬度均随着烧结温度的升高而不断增大；TiB-Ti

5、/TC4复合材料断口呈现出TiB晶须的断裂、TiB晶须与Ti基体的界面分离以及Ti基体的准解理断裂三种典型断裂方式。随着TiB含量的的升高，Ti基体的准解理断裂和TiB劈裂的比例不断增大，TiB晶须与Ti基体的界面分离的比例相对减少，导致复合材料的抗拉强度降低；TiB-Ti/TC4复合材料的显微硬度随着TiB含量的增加而增大；室温抗拉强度随着TiB含量的的升高先升高而后降低，在TiB含量为50%时抗拉强度达到最大值；TiB-Ti/TC4复合材料的压缩强度随着TiB-Ti复合材料层厚度的增加而升高；TiB-Ti/TC4复合材料的防护系数随

6、着TiB-Ti复合材料层中TiB含量的升高而增大，随着TiB-Ti复合材料层厚度的增加出现先升高后降低的变化规律。本文研究成果为TiB-Ti/TC4复合材料在航空航天及装甲防护领域的应用提供了一定的试验数据与理论依据。关键词：TiB-Ti/TC4复合材料；放电等离子烧结；微观组织；力学性能；防护系数VI北京理工大学硕士学位论文AbstractThearmormaterialshaveaseriesofrequirementinclude"highhardness,highstrength,hightoughness,lowdensity

7、andlowcost".Metalceramiccompositescanmetthoserequirementbecauseitcanintegratetheexcellentpropertiesofbothmetalandceramic.Soithasbroadapplicationprospectsinthefieldofarmor.Sparkplasmasintering(SPS)isanewrapidsinteringtechniquedevelopinginrecentyears.Duetoitsfastheatingrat

8、e,shortsinteringtimeandlowsinteringtemperaturesproperties,ithasgreatpotentialinpraparedhigh-performacen