Ti,3AlTiC+Al,2O,3多元复合材料的制备和性能研究

《Ti,3AlTiC+Al,2O,3多元复合材料的制备和性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东大学硬士学位论文摘要对工程结构陶瓷性能要求日趋苛刻的今天，发展具有优异综合性能的复相陶瓷成为工程材料设计的关键。通过添加金属元素、陶瓷颗粒、纤维晶须等增强相可以提高陶瓷材料的韧性和强度，但是都不同程度存在着一定的缺陷。而金属问化合物表现出期望的优异性能，如何使陶瓷材料和金属间化合物性能达到优势互补是发展的必然方向。目前报道金属间化合物增韧主要集中在Fe-A1、Ni-AI系，关于Ti．Al金属间化合物和颗粒协同增韧的报道很少．因此本课题首先对Ti／A／混合粉末进行机械合金化，然后和基体粉末通过热压反应烧结制各Ti．A1金属间化合物增韧陶

2、瓷基体(TiC+A／20D复合材料。主要工作和实验结果简单概括如下：首先对Ti／A1混合粉末进行机械合金化。经过强烈的机械球磨，Ti、舢晶体的结构、形貌发生很大的变化。在很短的时间内就可以细化晶粒。在碰撞和剪切应力下引入大量的缺陷和内应力，相继出现过饱和固溶体、非晶、金属间化合物等物相。利用规则溶液模型研究了合金化过程中固溶体的相对稳定性，提出y(AI摩尔比，温度)坐标判别模式，理论计算结果表明在本实验中主要形成Al在Ti中的固溶体，这与实验结果相吻合。通过选择合适的烧结制度，利用热压反应烧结成功地制备了Ti3AI／TiC+A1203多元

3、复合材料。金属间化合物Ti3Al对(TiC+A1203)有明显的增韧补强效果，抗弯强度和断裂韧性分别增长150％和220％；在1550"C烧结的材料具有较好的综合性能，硬度可以达到91．5HRA，抗弯强度为623．33MPa，断裂韧性为8．02MPa．m坦，致密度可达96．8％。由于1650"C烧结试样中存在晶粒异常长大，使性能有所降低。在700"{2，900"C对Ti3AI／TiC+A1203复合材料进行热处理，热处理对韧性和硬度没有明显的影响，但是使1650"C烧结试样的强度明显降低。研究了复合材料在200、400、600、800、9

4、00、1000"C下连续氧化行为，结果表明在900"C时复合材料质量增加明显。在Ti3AI／TiC+A1203复合材料的基础上，分别加入5wt％、8wt％、10wt％纳米TiC颗粒，研究了纳米颗粒的增韧机理和纳米颗粒含量对复合材料结构性能的影响．纳米TiC颗粒的加入促进了均匀、细化结构的形成，复合材料中具有晶内V山东大学硕七学位论文型和晶间型结构，而且发现了A1203在币3Al内的晶内型结构和TiC长柱状晶粒。纳米颗粒通过晶粒细化强化、残余应力强化及长晶拉拔效应等强韧化机制，使复、合材料性能(致密度、强度和韧性)大幅度提高；但是随纳米Ti

5、C颗粒含量的增加。性能表现出先升后降的特性。在实验中，含8va％纳米TiC颗粒的复合材料具有最好的力学性能，相对密度99．5％，抗弯强度819MPa，断裂韧性为14．06MPa．mm。根据实验结果。本文主要有以下几个创新点：1)利用规则溶液模型计算了Ti／AI混合粉末在球磨过程中形成固溶体的稳定性，并在此基础上提出了一种利用(A1摩尔比，温度)坐标模式判断固溶体稳定性的新方法：2)利用热压反应烧结成功地制备了Ti3At／TiC+A

6、203多元复合材料，并具有良好的力学性能。3)研究了纳米TiC颗粒对复合材料结构性能的影响。在复合材料中不仅

7、发现了TiC在基体中的晶内结构，而且观察到A1203在Ti3AI中的晶内型结构和TiC长晶结构。这些结构对复合材料性能的大幅度提高有很大的贡献。关键词：砸．Al金属I’日J化合物，机械合会化，热压反应烧结，多元复合材料，力学性能，强化机制，纳米颗粒本文得到山东省自然科学基会项目资助(Q99F01)。VI山东大学硕士学位论文AbstractFacingtotherigorousworkingenvirorunents，compositeswithcomprehensivepropertieshavebecomeallimportantdir

8、ectionforthedevelopmentofengineeringstnlctIlmlceramics．Thetoughnessandstrengthofceramicscallbeimprovedwithadditionofmetalelements,ceramicsparticles，whiskersandfibers,however,shortcomingsinoxidationresistance，wettingandapplicationathi曲temperaturelimitthefi'actionoftheaddit

9、ives．Meanwhile，theintermetalliesexhibitsomeexcellentpropertiesexpected．Anditisinevitableformater