钛基复合材料

原位反应法
Байду номын сангаас
＊反应热压法 ＊熔铸法 ＊激光近成形法 ＊放电等离子烧结法
非连续增强钛基复合材料的性能取决于 基体的成分及组织形貌、增强体的尺寸 及含量、增强体与基体的界面。与基材 相比, 钛基复合材料以拉伸塑性及断裂韧 性的降低为代价, 强度及硬度水平大幅度 提高, 且具有良好的高温强度、优异的蠕 变性能及高周疲劳性能。
(4) 对于通常被认为是低危险部件的撑杆和 连杆,用Ti - MMCs替代目前使用的钢和Ni 合金也是非常理想的。用Ti - MMCs制造 的撑杆和活塞杆已经被应用于美国某型 飞机上, 取得了很好的效果。
结束语
钛基复合材料是一种先进的高性能结构 材料, 在未来的航空航天技术上有着强大 的应用潜力������ 对于这样一项高难度, 长 远而带有方向性的高技术， 我们必须给 予足够的重视。可以认为, 这种材料的成 功应用将是复合材料领域内的一个重大 突破性进展。
介绍完毕 谢谢！
连续纤维增强钛基复合材料
连续纤维增强钛基复合材料具有比钛合金更高 的比强度和比模量, 并比钛合金更耐热, 可在高 于600℃的环境下使用。连续纤维增强的T i-6-4 中, 轴向UTS 可达1. 8GPa; 弹性模量是基体的1. 3倍。这些均使其有望用作未来先进航空航天 飞机的蒙皮、刚性件和高性能发动机部件。若 用作发动机转子、风扇叶片和盘件, 以取代N i 基或Co 基超合金, 发动机可减重30%。
（2）机匣部件上有很多孔和凸缘,因此应 用Ti- MMCs有一定困难,但发展新的设计 和加工方法将会使其应用变为现实。研 究表明,用Ti - MMCs替代Ni合金或钢,可 使机匣质量减轻25%～30%。
(3) 发动机轴是非常关键的部件,特别是在其 端部接头处,载荷需要被有效传递而又不 能增加轴的质量;用Ti - MMCs替代钢,不 仅可使发动机轴质量减轻20%～30% ,而 且可以提高其抗扭能力。
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制备方法
连续纤维增强钛基复合材料的制备分为复 合和固化压实2个步骤。
该材料的复合非常困难，只能用固相法合 成。
复合材料的各向异性
连续纤维增强钛基复合材料的特点有二: 一是各向异性强, 横向拉伸强度仅为纵向 的30%～45% ; 二是纵向拉伸性能比基材的高得多。
连续纤维增强钛基复合材料因其高比 强、高比模量、好的尺寸稳定性和高 温强度，是航天工业中结构件的候选 材料。到目前为止, 已对其复合方法、 强化纤维与基体合金、损伤评价技术 等方面进行了深入的研究。混合片层 钛基复合材料综合性能优异, 是未来复 合材料的研究方向之一。下世纪的研 究重点将转向工程应用研究。
钛基复合材料
金材091班 刘志同 26号
钛基复合材料(TMCs) 以其高的比强度、 比刚度和抗高温特性而成为超高音速宇航 飞行器和下一代先进航空发动机的候选材 料。TMCs材料的研究始于70 年代、80 年代中期, 美国航天飞机(NASP) 和整体高 性能涡轮发动机技术(IHPTET) 以及欧洲、 日本同类发展计划的实施, 给TMCs 材料 发展提供了很好的机遇和巨大的资金保证, 从而促进了TMCs材料的发展, 使之成了 80 年代材料科学领域的热点。
TMCs可简单分为两大类： 一类是非连续颗粒增强钛基复合材料； 一类是连续纤维增强钛基复合材料。
研究方向
l) 钛基体和增强剂的选择; 2) TMCs制造方法和加工工艺的研究; 3) 强化剂与基体界面反应特性和扩散障碍涂层; 4) 性能评价和实验方法; 5) 应用领域的开拓
非连续增强钛基复合材料 制备方法： （1）外加法 （2）原位反应法
外加法
西北有色金属研究院采 用PTMP技术对TiC进行 预处理, 使TiC 在熔炼过 程中均匀、弥散分布, 目 前铸锭达250 kg级, 并且 具有良好的二次加工性 能, 并加工成飞机发动机 叶片。右图 为TP-650复 合材料棒材及其组织的 SEM 照片。
原位法简介
原位法是指增强体是通过添加元素与基体发生 反应生的, 原位法制备的颗粒增强钛基复合材 料其增强颗粒与基体的相容性好, 避免了外加 增强颗粒的污染以及颗粒与基体的界面之间的 化学反应问题, 增强颗粒和基体在热力学上是 稳定的,因此在高温工作时性能不易退化。但原 位法也有缺点,主要是生成的相比较复杂、不易 控制; 而外加法的相结构可以得到较好的控制。
应用
2003年6月30日报道，荷兰飞机起落架开 发公司SP航宇已完成了飞机起落架的验 证飞行。据该公司称，这是第一架采用 钛金属基复合材料起落架的飞机 。
F-22战斗机
钛基复合材料的应用前景
(1) Ti - 6Al - 4V复合材料的工作温度可以达到 350℃, Ti6242 复合材料的工作温度可以达到 500℃,因此, Ti - MMCs可以用于大部分压气机 部件,如转子叶片、机匣等。用于制造转子叶片, 在无需增加叶片厚度或质量的前提下增加叶片 刚度,使得叶片性能调整范围增大,还可改变叶 片的共振频率,从而将有害的振型排除在发动机 工作范围之外。用Ti - MMCs替代传统钛合金 制造压气机整级叶片,可以使其质量减轻40%。