TiAl基耐磨复合材料的制备与性能研究

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1、1．4研究的目的、意义及主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8第二章实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．1技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．92．2试验设备与测试设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．2．1试验设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2．2测试分析设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．3实验原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．3．1原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3．2铝粉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．112．3．3钛粉⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．3．4铝锭⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．4材料性能测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．4．1断裂韧性测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．4．2弯曲强度测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．4．3抗压强度的测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．142．4．4摩擦磨损性能测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．14第三章TiM合金的制备与表征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．1材料成分设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153．2TiAI合金粉体的机械球磨及其

3、分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．153．2．1试验原料的机械球磨⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153．2．2球磨时间对TiAI金属问化合物形成能力的影响⋯⋯⋯⋯⋯．．16TiAI基耐磨复合材料的制备与性能研究3．3试样的退火处理及其分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．193．3．1试样的退火处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．193．3．2退火温度对TiAl金属间化合物形成能力的影响⋯⋯⋯⋯⋯．203．3．3退火后TiM粉体粒径的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．253．4TiAl合金成形制备工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯283．4．1冷压

4、成形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．283．4．2热压处理及后续工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l第四章TiAl自润滑材料的性能及金相组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．1洛氏硬度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．2金相组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2．1TiAl合金基体金相组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2．2以CaF：为固体润滑剂的TAS材料金相组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．2．3以CaF。+BaF。为固体润滑剂的TAS材料金相组织⋯

5、⋯⋯⋯⋯．．384．2．4以石墨为固体润滑剂TAS材料金相组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．404．3相结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．46第五章TAS材料的摩擦磨损性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯475．1添加CaF。+BaF：的TAS材料摩擦磨损性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．475．2TAS材料润滑机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．495．3摩擦磨损模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．515．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54第六章结论与展望⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．55参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．57致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．61附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62II济南大学硕十学位论文摘要随着航空航天技术的飞速发展，高温高速运动的摩擦磨损及润滑问题已受到越来越广泛的关注。金属基复合材料以其优良的耐高温、耐磨损、导电导热性好、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等特点，在航空航天、汽车制造等诸多领域具有重要地位。铝基复合材料具有比强度、比模量高的优点，在保证强度指标的同时可以减轻零部件重量，这在

7、航空航天及汽车制造领域是很有吸引力的。本文通过机械合金化和退火处理制备TiAl金属间化合物超细粉体，采用真空热压炉烧结工艺和固体润滑剂制备出TiAI基耐磨复合材料(简称为TAS材料)，探讨复合材料的弯曲强度、断裂韧性、摩擦磨损性能，为TiAI基复合材料的开发和利用提供理论依据。本文对TiAI基耐磨复合材料的制备工艺、微观结构、力学性能进行了系统研究。通过机械合金化及退火工艺制备了TiAI金属间化合物粉体。Ti、Al、Cr、Nb粉体在机械合金化过程中形成无序化合物。研究了不同机械球磨时间对TiAI金属间化合物组织性能的影响，粉体

8、的粒度随球磨时间的增加而减少，球磨至30h，出现粒度均匀而圆度较高的纳米级颗粒。研究了不同退火温度对TiAI金属间化合物组织性能的影响。球磨30h试样1250℃退火后TiAI金属间化合物含量可望达到和超过95％。论文以TiAI合金为基体，研究了不同固体润滑剂对耐磨复合材料性能