TIG重熔对网状结构TiBw_TC4复合材料组织及性能的影响

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1、硕士学位论文TIG重熔对网状结构TiBw/TC4复合材料组织及性能的影响EFFECTSOFTIGREMELTINGONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTiBw/TC4COMPOSITESWITHNETWORKMICROSTRUCTURE纪明哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文TIG重熔对网状结构TiBw/TC4复合材料组织及性能的影响硕士研究生：纪明导师：耿林教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB331U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTSOFTIGREMELTINGONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTiBw/TC4COMPOSITESWITHNETWORKMICROSTRUCTURECandidate:JiMingSupervisor:Prof.GengLinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsScienceA

3、ffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文采用粉末冶金法制备不同增强相含量的网状结构TiBw/TC4复合材料，对复合材料的TIG重熔工艺进行探索，成功制备出宏观形貌良好、微观组织连续、无明显缺陷的复合材料。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对制备出复合材料的显微组织进行了观察

4、和分析。通过对复合材料进行硬度测试、弹性模量测试、室温拉伸测试、室温弯曲测试、高温拉伸测试、高温蠕变测试对TIG重熔前后复合材料的力学性能进行了表征。结合组织分析与力学性能测试结果，研究了TIG重熔对网状结构TiBw/TC4复合材料组织及性能的影响规律。最后对复合材料进行了热处理，探索了热处理后复合材料组织及性能的变化。研究表明，复合材料的材料参数和重熔过程的工艺参数是影响复合材料组织及性能的主要因素。重熔电流I及重熔速度V的改变会直接导致重熔过程中热输入的变化，从而对复合材料的宏观形貌、微观组织及力学性能产生影响。显微组织分析表明，TIG重熔后复合材料原网状结构发

5、生了明显的变化。低增强相含量的复合材料重熔后形成柱状晶组织，细化的TiB晶须分布在重新形成的小型网格周围，网格内部为细化的α或α'相与残余的β相。高增强相含量的复合材料重熔后形成相对均匀一致的组织，重熔TiB呈现多种形态，除了较细的针状晶须外，还出现了短棒状、六棱柱状的粗大形貌。室温力学性能测试结果表明，随着TiB增强相含量的增加，复合材料的硬度呈上升趋势，且重熔后复合材料的硬度比烧结态的复合材料提高了约10%；TIG重熔后复合材料的室温抗拉强度有所提高，延伸率有所降低；重熔后的复合材料的抗弯强度均高于烧结态的复合材料，且弯曲应变并没有明显的下降，甚至有所上升。高温

6、力学性能测试结果表明，TIG重熔后复合材料的高温拉伸强度明显提高，且断裂应变普遍增加，随着温度的升高，复合材料的抗拉强度下降，在重熔工艺参数为120A,13cm/min时，复合材料的高温拉伸性能最优。重熔后的复合材料的高温蠕变性能有所降低，稳态蠕变速率升高，随着复合材料增强相含量的增加，稳态蠕变速率降低，蠕变断裂时间明显增加，复合材料的蠕变性能显著提高。热处理后复合材料的组织分析及力学性能测试结果表明，退火热处理对烧结-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文态复合材料的组织影响不大，对重熔后复合材料的组织产生了一定影响，热处理后形成了层片状尺寸细小的α相与β相组织。热处

7、理前后烧结态复合材料的硬度变化并不明显，而对于重熔后的复合材料来说，热处理起到了提高其硬度的效果。另外，高温拉伸测试结果显示，热处理后重熔后复合材料的高温拉伸强度比热处理前提高了约10%，说明退火热处理使复合材料的强度得到了进一步的提高。关键词：钛基复合材料；TIG重熔；TiB晶须；显微组织；力学性能-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthisthesis,TiBw/TC4compositeswithdifferentreinforcementcontentswerepreparedbypowdermetallurgymethod.TheT