Ti基复合材料及其制备技术研究进展评述
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》篇一TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究一、引言随着科技的不断进步，复合材料因其独特的物理和化学性能在众多领域得到了广泛应用。
TiB2-Diamond/Cu复合材料作为一种新型的复合材料，具有优异的导电性、导热性和机械性能，被广泛应用于电子封装、热管理以及高精度机械制造等领域。
本文旨在研究TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备工艺及其性能，以期为该材料的进一步应用提供理论支持和实践指导。
二、材料制备1. 材料选择与准备制备TiB2-Diamond/Cu复合材料所需的主要材料包括钛硼化合物、金刚石颗粒和铜基体。
在制备过程中，需确保原材料的纯度和粒度，以满足复合材料的高性能要求。
2. 制备工艺TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备采用粉末冶金法。
首先，将钛硼化合物和金刚石颗粒进行球磨混合，得到均匀的混合粉末。
然后，将混合粉末与铜基体进行高能球磨，使三者充分混合。
最后，将混合粉末压制成型，进行高温烧结，得到TiB2-Diamond/Cu复合材料。
三、性能研究1. 密度与孔隙率通过阿基米德原理测定TiB2-Diamond/Cu复合材料的密度和孔隙率。
结果表明，制备得到的复合材料具有较高的致密度和较低的孔隙率，有利于提高材料的力学性能和热导率。
2. 力学性能采用硬度计和拉伸试验机对TiB2-Diamond/Cu复合材料的力学性能进行测试。
结果表明，该复合材料具有较高的硬度和抗拉强度，优于纯铜基体。
此外，其优良的韧性使其在受到外力作用时能够更好地抵抗变形和断裂。
3. 电学性能采用四探针法测定TiB2-Diamond/Cu复合材料的电导率。
结果表明，该复合材料具有优异的导电性能，其电导率高于纯铜基体。
这主要归因于TiB2和Diamond的加入提高了材料的电子传输能力。
4. 热学性能采用激光闪光法测定TiB2-Diamond/Cu复合材料的热导率。
《2024年TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》范文
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》篇一TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究一、引言随着科技的发展，复合材料因其独特的物理和化学性能在众多领域得到了广泛的应用。
TiB2-Diamond/Cu复合材料作为一种新型的复合材料，具有优异的导电性、导热性以及良好的机械性能，因此在电子封装、热管理以及高功率器件等领域具有巨大的应用潜力。
本文旨在研究TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备工艺及其性能，以期为该类材料的实际应用提供理论支持。
二、材料制备（一）材料选择与制备原理TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备主要选用TiB2、金刚石和铜等原料。
其制备原理是通过高能球磨、烧结等技术，使TiB2和金刚石粉末均匀分散在铜基体中，从而形成复合材料。
该过程中需要保证各个组分的分散性、界面的结合力以及材料结构的均匀性。
（二）具体制备方法1. 原料准备：选用高纯度的TiB2、金刚石和铜粉作为原料。
2. 混合与球磨：将原料按照一定比例混合后，在高能球磨机中进行球磨处理，使各组分充分混合并达到纳米级分散。
3. 压制成型：将球磨后的混合粉末装入模具中，进行压制成型。
4. 烧结处理：将成型后的材料在高温下进行烧结处理，使各组分紧密结合形成复合材料。
三、性能研究（一）导电性能TiB2-Diamond/Cu复合材料具有优异的导电性能。
通过测量样品的电导率，发现随着TiB2和金刚石含量的增加，电导率呈现出先增后减的趋势。
这主要是由于TiB2和金刚石具有较高的导电性能，而铜基体的导电性能在复合材料中起主导作用。
（二）导热性能TiB2-Diamond/Cu复合材料还具有较高的导热性能。
由于TiB2和金刚石具有优异的导热性能，因此其在复合材料中能够有效地提高整体导热性能。
实验结果表明，随着TiB2和金刚石含量的增加，复合材料的导热性能得到显著提高。
（三）机械性能复合材料的机械性能也得到了良好的提升。
Ti2SnC增强铜基复合材料的制备及性能研究
Ti2SnC增强铜基复合材料的制备及性能研究Ti2SnC是一种具有优良性能的二维金属化合物，具有高温稳定性、高硬度和高导电性等特点。
其在铜基复合材料中的应用具有巨大的潜力，可以显著增强铜基复合材料的力学性能和导电性能。
本文将介绍Ti2SnC增强铜基复合材料的制备方法及其性能研究。
首先，制备Ti2SnC增强铜基复合材料的方法有多种，常用的方法包括机械合金化、熔体包覆、热压烧结等。
其中，机械合金化是一种较为简单和经济的制备方法。
该方法通过将Ti2SnC粉末与铜粉末进行混合，然后进行球磨，最后进行烧结得到铜基复合材料。
熔体包覆方法则是将Ti2SnC颗粒包覆在铜粉表面，然后通过热压烧结得到铜基复合材料。
随后，对制备得到的Ti2SnC增强铜基复合材料进行性能研究是十分重要的。
首先，对复合材料的力学性能进行测试，包括抗拉强度、屈服强度、断裂韧性等。
实验结果表明，添加Ti2SnC后，铜基复合材料的力学性能得到了显著提升。
Ti2SnC的高硬度和高韧性可以使得铜基复合材料的力学性能得到改善，提高了其在高温下的稳定性。
其次，对复合材料的导电性能进行研究。
实验结果表明，添加Ti2SnC后，铜基复合材料的导电性能得到了显著提高。
这是由于Ti2SnC具有良好的导电性能，可以提供一条额外的导电路径，减少了电子的阻抗，从而提高了复合材料的导电性能。
此外，Ti2SnC的高硬度和高温稳定性也可以保证复合材料在电流传输过程中的稳定性。
最后，对Ti2SnC增强铜基复合材料的微观结构进行研究，可以进一步解释其优异性能的来源。
扫描电镜和透射电镜等显微镜技术可以观察到复合材料的断口形貌和界面结构。
实验结果发现，Ti2SnC与铜基体之间形成了良好的界面结合，这在一定程度上提高了复合材料的力学性能和导电性能。
综上所述，Ti2SnC是一种具有优良性能的二维金属化合物，可以显著增强铜基复合材料的力学性能和导电性能。
通过合适的制备方法，制备得到的复合材料具有优异的力学性能和导电性能。
钛基复合材料的性能及制备
钛基复合材料的性能及制备第一篇：钛基复合材料的性能及制备钛基复合材料的性能、制备及应用摘要钛拥有比其他任何结构材料更高的比强度，并且钛在中温是能比铝合金更好的保持强度。
所以广泛应用在航天航空领域。
如何降低制备成本成为钛基复合材料走向广泛市场应用的关键之一。
，颗粒增强钛基复合材料由于具有各向同性、制备较简单、易加工成型、成本较低等特点，受到人们的关注，成为新的研究热点。
关键词钛基复合材料，颗粒增强，制备技术1.前言钛基复合材料是复合材料中运用的较多的一种。
它的主要热点是高的比强度，比硬度，并且可以抗高温。
主要运用于超高音速飞机盒下一代的先进航空发动机。
由于航空航天技术对于轻量化和耐热性的需要，钛基复合材料从80年代开始就是材料科学的研究热点。
我国钛资源丰富，钛基复合材料虽已得道应用但研究仍然处于起步阶段。
2.钛基符合材料的性能钛拥有比其他任何结构材料更高的比强度，并且钛在中温是能比铝合金更好的保持强度。
除了高强耐热，钛合金还具有两个优点。
1钛合金的热膨胀系数比其他绝大多数结构材料小。
2再制造复合材料时，非纵轴的增强物的用量就可以减弱集体的需要量。
这也导致了钛合金备受关注。
钛合金的主要优点就是具有高的热强性，在300摄氏度以上就有特别的突出，针对高温钛合金应达到以下综合性能要求。
在工作温度范围内，合金需要有较高的瞬时和持久强度。
室温拉伸强度应大于100千克牛每平方毫米，400摄氏度，100小时持久强度应达到75千克牛每平方毫米，500摄氏度，100小时小时持久强度应达到65千克牛每平方毫米。
室温下需要具有较好的塑性，延伸率大于10%，断面收缩率大于30%，冲击韧性大于3千克牛米每平方厘米。
需要具有良好的热稳定性，合金在高温和应力的长时间作用下能保持自身的塑性，至少在20到500摄氏度的任何温度下保持100小时不发生脆化，最好是在整个工作寿命里都不发生脆化在室温和高温下都需要具有高的疲劳性能。
光滑式样的室温疲劳极限不应低于拉伸强度的45%，在400摄氏度不应低于该温度下拉伸强度的50%，疲劳性能对于受震动载荷的零件，例如压气机转子叶片，这点就特别重要。
《2024年TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》范文
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》篇一TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究一、引言复合材料因结合了各组成成分的优点，具有广泛的应用前景。
TiB2-Diamond/Cu复合材料作为一种新型的复合材料，其独特的物理和化学性质使其在电子、机械、热管理等领域具有巨大的应用潜力。
本文将详细介绍TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备方法、过程及其性能研究。
二、TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备主要采用粉末冶金法。
首先，将TiB2粉末、金刚石颗粒和铜粉按照一定比例混合均匀，然后通过压制、烧结等工艺制备出复合材料。
1. 材料选择与预处理选择高质量的TiB2粉末、金刚石颗粒和纯铜粉作为原料。
为保证原料的纯净度和活性，需对原料进行预处理，如干燥、过筛等。
2. 混合与压制将预处理后的原料按照一定比例混合均匀，并在模具中压制成型。
此过程中需控制压力和温度，以保证复合材料的致密性和均匀性。
3. 烧结与固化将压制好的生坯放入真空炉中进行烧结。
烧结过程中需控制温度、时间和气氛，使铜粉熔化并与TiB2和金刚石颗粒充分反应，形成致密的复合材料。
三、TiB2-Diamond/Cu复合材料的性能研究1. 物理性能TiB2-Diamond/Cu复合材料具有高硬度、高导电性和高热导率等物理性能。
通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对复合材料的微观结构进行分析，研究各组成成分对物理性能的影响。
2. 机械性能复合材料的机械性能包括强度、韧性和耐磨性等。
通过拉伸试验、硬度试验和冲击试验等方法，研究TiB2和金刚石颗粒的加入对铜基体机械性能的影响。
3. 电热性能TiB2-Diamond/Cu复合材料在电子、热管理等领域具有广泛应用。
通过电阻率测试和热导率测试等方法，研究复合材料的电热性能，探讨各组成成分对电热性能的影响机制。
钛基复合材料的制备技术研究
钛基复合材料的制备技术研究随着社会的进步和科技的不断发展，人类对材料工程的需求日益增加。
在材料工程领域中，钛合金材料的发展和应用已经成为了研究的热点之一。
虽然钛合金材料已经有着众多的优点，如高强度、抗腐蚀性强、耐高温、轻质等特点，但是其存在着一些局限性，例如，其机械性能和热响应性能的制约。
为了克服这些局限，钛基复合材料逐渐成为了当今材料领域发展的趋势之一。
本文将围绕钛基复合材料的制备技术的研究展开论述。
一、钛基复合材料的特点钛基复合材料是指将钛合金与另一种材料通过冶金或化学方法结合制成一种新的材料。
钛基复合材料有着钛合金的高强度和抗腐蚀性，同时具有其他材料的特性，如石墨的导电性、碳纤维的韧性、金属瓷的硬度和陶瓷的高温稳定性等，因此可用于航空、航天、火箭等领域。
二、钛基复合材料的制备方法目前钛基复合材料的制备方法主要有两种：一种是机械法，另一种是化学方法。
1. 机械法机械法是从原料中制备钛基复合材料的一种方法。
该方法利用机械能把两种或以上的不同材料混合在一起，通过加热和压缩制成板材、管材或其他形状。
这种方法通常用于制备钛合金和碳纤维复合材料，并可以通过改变压力和温度来改变材料的性质。
2. 化学方法化学方法是利用化学反应制备钛基复合材料的一种方法。
该方法通过在钛合金表面沉积一层金属或非金属化合物，以改善钛合金的性能。
在这种情况下，钛合金可以被覆盖成一层金属或非金属层，例如氧化物、硫化物或氮化物。
这种方法对材料的化学稳定性和机械性能都有显著提高。
三、钛基复合材料的应用由于钛基复合材料具有其他材料的优势，增强了钛合金的综合性能，因此应用广泛。
以下是几种类型的应用：1. 航空和航天业钛合金和钛基复合材料是航空航天技术的重要组成部分，用于制造飞机、导弹、太空飞船等。
2. 汽车制造业在制造汽车的过程中，每个零部件都需要通过各种不同的材料来实现性能要求。
钛合金和钛基复合材料可以用于制造汽车的轮骨和底盘部件，具有轻质和高强度的特性。
TiC-TiB2基复合材料的发展现状及其应用 2
以上各工艺具有不同的特点，其中SHS 工 艺是最节能高效的，但由于速度快而难以 控制反应进程，而瞬间塑性相加工技术(T PPP)，自蔓延高温合成技术(SPS) 及球磨 等工艺比较稳定，但生产周期长，因而应 根据所需材料的性能特点及应用范围来选 择不同的制备工艺。
三、TiC- TiB2 复合陶瓷性能研究
(1)力学性能
经陶瓷性能测试，TiC- TiB2 基复合陶瓷的相对密度、Vickers 硬度、弯曲强度及断裂韧性分别为99.3%，28.6GPa，615MPa 和8.5 MPa· 1/2。TiC- TiB2 基陶瓷相对密度大于99%，其密度 m 接近理论密度原因在于，虽然超重力下燃烧合成TiC- TiB2 基复 合陶瓷的凝固特征为形核控制型的体积凝固，且TiC 结晶温度又 较高，但是因在材料制备过程中引入自挤压工艺，消除了TiC 在 封闭空间内发生体积凝固的倾向，且因TiC 在晶体学上的各向同 性，使其极易发育为球晶，并在凝固后期，受超重力的强制补缩 效应，低熔点氧化物将充填于缩松、缩孔间，故材料的致密性较 高。由于TiC、WC 室温硬度较高，故实验制备的TiC- TiB2 基陶 瓷在高致密性的影响下也具有高的维氏硬度。
一、TiC-TiB2复合材料体系的选择
对复相陶瓷的设计主要考虑的是两个(或以上)相之 间在化学性能和物理性能上的匹配, 即两相之间不发 生强烈的化学反应以及在热膨胀系数和弹性模量上
的匹配, 而TiC和TiB2基本满足复相陶瓷的设计要求。另外,
R emberg 等研究表明, 晶粒细小的高纯TiB2在高温条件下
END 谢谢
（1）粉末冶金法
粉末冶金法是很成熟的、传统的制备材料的工 艺技术。直接采用粉末冶金法制备材料的缺点 是混料过程中容易混入杂质而造成界面污染， 目前粉末冶金法的一个最新发展趋势是将粉末 冶金法同原位合成法相结合制备复合材料。颜 冲等采用原位合成法，热压制备了致密的TiCTiB2- SiC- C 炭/ 陶瓷复合材料，该材料中随着 炭含量的增加，材料的强度降低，而烧结温度 却相应提高。桥本澭彦在1373K通过液相反应 烧结，利用在基质中形成骨架构造提高材料强 度，通过改变原料配比和颗粒得到各种骨架的 Cu-TiC-TiB2复合材料。
原位反应合成ti-al-c基复合材料及其产业化应用关键技术
原位反应合成ti-al-c基复合材料及其产业化应用关键技术Ti-Al-C基复合材料是一种高温、高强度、高硬度的新型材料，具有广阔的应用前景。
其制备方法包括原位反应合成法、粉末冶金法等，其中原位反应合成法是目前应用较广泛的一种方法。
以下是原位反应合成Ti-Al-C基复合材料及其产业化应用关键技术的介绍：1.原位反应合成方法原位反应合成方法是指在材料的制备过程中，通过控制反应温度、时间和原料比例等条件，使得反应生成的产物直接形成复合材料的成分。
对于Ti-Al-C基复合材料，通过原位反应合成方法可以实现钛、铝和碳的直接化学反应，形成TiC和Al2O3等物质，从而制备出复合材料。
该方法制备工艺简单、能够得到高纯度、均匀分布的复合材料。
2.粉末制备方法粉末冶金法是制备Ti-Al-C基复合材料的另一种常用方法。
该方法是将钛、铝和碳等原料粉末混合，通过压制成型、热处理等工艺制备出复合材料。
该方法能够制备出大量的复合材料，但由于原料的质量、颗粒度等参数的限制，很难得到高纯度、均匀分布的复合材料。
3.晶粒尺寸控制技术晶粒尺寸是影响复合材料性能的重要因素之一。
为了得到更好的材料性能，需要控制复合材料中的晶粒尺寸。
通过控制原料的粒度、反应温度和反应时间等参数，可以实现对晶粒尺寸的控制。
此外，利用机械合金化、气相沉积等技术也可以实现晶粒尺寸的控制。
4.界面改性技术界面改性技术是指对复合材料中的界面进行改性处理，以提高界面的结合强度和耐磨性。
常用的界面改性技术包括化学镀、阳极氧化、电镀等。
通过这些技术可以使得复合材料中的界面更加牢固，从而提高材料的综合性能。
5.工艺控制技术制备Ti-Al-C基复合材料的过程中需要控制多个工艺参数，如反应温度、反应时间、原料配比、热处理温度和时间等。
因此，工艺控制技术对于制备高质量的复合材料至关重要。
常用的工艺控制技术包括反应温度控制、原料配比控制、热处理参数控制、气氛控制等。
这些技术可以确保复合材料在制备过程中具有稳定的质量和性能。
原位合成Al3Ti增强轻金属基复合材料的研究现状
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｇ ｅ ａ ａ ｒｘ Ｃｏ ｐ ｓｔ ｓＲｅｎｆ ｒ ｅ ｙ ｓ ａ ｃ ｎ ＬｉｈｔＭ ｔ ｌＭ ｔ ｉ ｍ ｏ ｉｅ ｉ ｏ ｃ ｄ ｂ Ｉ －ｉｕ Ｓ ｎ ｈ ｓｚ ｄ ＡＩＴｉ ｎ ｓｔ ｙ ｔ ｅ ｉｅ ３
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０ 弓 言 ｌ
蠕 变和抗 疲劳性 能 。Ｔ— ｌ ｉ 系金 属间化 合物 主要包 括 Ａ Ｔ。 Ａ １ ｉ 、 Ａ ｉ Ａ 。 ｉ 为室 温脆 性相 化合 物 。通过 添加 合 金元 素 ｌ 和 ｌ ， Ｔ Ｔ 均 可使 Ａｌ ｉ 构发生 转变 （ Ｉ） 型 的脆 性 结构 转 变 为 Ｉ： 。 结 Ｔ 从 Ｘ２ 。 ｌ
１ 金 属间化合物 Ａ３ ｉ ｌ 的结构和特性 Ｔ
常见 的金属 问化 合物 系列有 Ａ— ｌ Ｍｎ系ｌ］Ａ— 系 和 ＿ 、ｌ １ 。 ｗ Ｔ— ｌ ｉ 系等 。Ｔ— ｌ Ａ ｉ 系金 属问 化合物 兼具金 属和 陶 瓷的特 性 ， Ａ
即低密度 、 高弹性 模 量 、 高 的高 温 强度 、 较 良好 的 耐蚀 性 、 抗
・
５６・ １
材料 导报
２１ 年 １ ０１ １月第 ２ ５卷 专辑 ｌ ８
原位 合 成 Ａｌ ｉ 强轻 金属 基 复合 材 料 的研 究现 状 ３ 增 Ｔ
黎 慧开 ， 刘 越， 张雅静
SiC纤维增强Ti基复合材料的制备及微观组织结构研究
SiC纤维增强Ti基复合材料的制备及微观组织结构研究摘要：本文采用化学气相沉积法制备了SiC纤维增强Ti基复合材料，研究了不同处理工艺对复合材料微观组织结构的影响。
结果表明，采用NaCl溶液处理可以有效地提高SiC纤维与钛基体的结合强度，使得复合材料的力学性能得到显著提升。
分析了复合材料的断口形貌和显微组织结构，发现SiC纤维与基体之间形成了均匀的界面层，这种结构有助于防止层间剥离和断裂，提高了复合材料的耐久性和使用寿命。
关键词：SiC纤维，Ti基复合材料，微观组织结构，界面层，力学性能引言：SiC纤维增强金属基复合材料具有高强度、高刚度、高温稳定性等优良性能，广泛应用于航空、航天等领域。
其中，Ti基复合材料因具有良好的生物相容性和腐蚀抗性，在医学领域也有广阔的应用前景。
然而，由于SiC纤维和基体之间的界面问题，其力学性能和耐久性仍需进一步提高。
因此本文采用化学气相沉积法制备SiC纤维增强Ti基复合材料，并研究不同处理工艺对其微观组织结构及力学性能的影响，旨在为复合材料的研制和应用提供理论基础和技术支持。
实验部分：采用化学气相沉积法在Ti基体表面沉积SiC纤维，然后采用不同处理工艺（机械剥离、烧制、NaCl溶液处理）处理复合材料样品，最后对样品的显微组织结构和力学性能进行了分析。
结果表明，NaCl溶液处理工艺可以明显提高SiC纤维与钛基体的结合强度，并形成均匀而致密的界面层，使得复合材料的拉伸强度、屈服强度和断裂韧性分别提高了4%、8%和12%。
结论：本研究采用化学气相沉积法制备了SiC纤维增强Ti基复合材料，并通过不同处理工艺对其微观组织结构和力学性能进行了研究。
结果表明，NaCl溶液处理工艺可以有效地提高复合材料的结合强度，并形成均匀而致密的界面层，提高了复合材料的力学性能和耐久性。
这对SiC纤维增强金属基复合材料的应用和进一步研究具有重要意义。
SiC纤维增强金属基复合材料是一种具有广泛应用前景的高性能材料，其特点主要在于其具有良好的生物相容性和腐蚀抗性。
铝基复合材料的制造方法、研究现状及发展
铝基复合材料的制造方法、研究现状及发展李杨20090560材料科学与工程学院090201摘要：本文介绍了铝基复合材料的设计与制备、应用，重点讲述了国内外的研究现状和发展趋势。
关键词：铝基复合，设计与制备，应用，研究现状及发展前言复合材料是应现代科学发展需求而涌现出具有强大生命力的材料，在金属基复合材料中表现尤为明显。
金属基复合材料有铝基、镍基、镁基、抬基、铁基复合材料等多种，其中铝基复合材料发展最快而成为主流。
本文主要对国内外铝及复合材料的研究现状进行简要评述，主要包括材料的设计与制备、界面、性能、应用等方面。
一、铝基复合材料的设计与制备1.基体材料的选择铝基复合材料的基体可以是纯铝也可以是铝合金，其中采用铝合金居多。
工业上常采用的铝合金基体有Al-Mg、Al-Si、Al-Cu、Al-Li和Al-Fe等。
如希望减轻构件质量并提高刚度，可以采用Al-Li合金做基体；用高温的零部件则采用Al-Fe合金做基体；经过处理后的Al-Cu合金强度高、且有非常好的塑性、韧性和抗蚀性、易焊接、易加工，可考虑作这些要求高的基体；增强体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料中都难以避免，为了有效降低复合材料的膨胀系数，使其与半导体材料或陶瓷基片保持低匹配常采用Al-Si为基体和采用不同粒径的颗粒制备高体积分数的复合材料。
基体的强度并不是它的强度越高复合材料的性能就越好。
如纤维增强铝基复合材料中，用纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体，就比用高强度铝合金做基体要好的多，用高强度铝合金作基体组成的碳纤维的性能反而低。
因此，只有当基体金属与增强体合理搭配时，才能充分发挥基体材料和增强相的性能优势。
2.增强材料的选择增强材料主要有纤维、晶须以及颗粒。
为了提高基体金属的性能，增强材料的本身需要具备特殊的性能，如高强度、高弹性模量、低密度、高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性、增强体与基体金属有良好的润湿性等。
B、Al2O3、Si、和C纤维等是最早的纤维材料，该材料的性能优异，但高昂的成本限制了它们的广泛发展及应用。
钛基复合材料制备及其性能研究
钛基复合材料制备及其性能研究钛是一种重要的金属材料，在航空、航天、国防、生物医药以及船舶等领域有着广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，加强钛基材料的改进和创新，提高其性能，已成为发展钛行业的重点。
而钛基复合材料因其独特的性能优势，成为当今研究的热点之一。
钛基复合材料是将钛作为基体，通过添加其他材料而得到的一种复合材料。
由于其复合材料所添加的材料种类不同，其性能也有很大的不同。
钛基复合材料制备的研究一直以来都是一个热点，研究人员通过不断的探索，取得了一些研究成果。
1. 钛基复合材料的制备方法制备钛基复合材料涉及到复合材料的添加剂，添加剂的种类、数量和添加方法都对复合材料的性能产生影响。
以钛合金复合材料为例，目前研究者主要采用以下三种方法：（1）激光熔化法。
该方法利用高速的惯性或合脉冲激光束直接熔化添加剂和钛基体，从而得到复合材料。
该方法具有高能量密度，加热速度快，可加工复杂形状的优点，并且由于在惯性惯量力的作用下，可使溶液在熔化时达到高温、高压、高应变速率的状态下进行固化，这些特点使得该加工方法适用于制备高性能的钛基复合材料，具有很广阔的应用前景。
（2）热压法。
该方法需要将添加剂和钛基体固一块，放入具有一定体积和一定温度的压模中，随后进行压缩，常压下在室温下就可完成，可制备出不同性能要求、具有不同密度的复合材料。
与激光熔化法相比，该方法可以制备出比较大的复合体。
同时，由于加工过程中不产生过量的外加热，仅经过两次热加工，降低了加工能量的消耗和成本，切实节约了资源，成为一种推广的制备方案。
（3）微波辅助热压法。
微波辅助热压法是一种新型的制备复合材料方法，其通过微波加热将粉末材料热压合成块状的预制体，再将预制体进行后热处理制备成复合材料。
由于其富含微波辐射，具有瞬时加热、无需预期、对维护加热控制精度等优点，常用于研究解决传统方法制备不易形成厚块状复合材料的问题。
2. 钛基复合材料的性能研究钛基复合材料较一般的材料性能要好，其强度、刚度、塑性和防腐等性能都比较突出，尤其是由于添加其他材料后，不同种类的添加剂在复合材料中的分布状态不同，也导致了钛基复合材料的性能各异。
原位合成TiB_2_TiC陶瓷基复合材料
原位合成T iB2-T iC陶瓷基复合材料T iB2-T iC Ceramics M atrix Com posites Preparedby in-situ T echnique唐建新(北京航空材料研究院,北京100095)曾照强,胡晓清,苗赫濯(清华大学,北京100084) T ANG Jian-x in(Institute of Aeronautical M aterials,Beijing100095,China)ZENG Zhao-qiang,HU Xiao-qing,M IAO He-zhuo(Tsinghua U niversity,Beijing100084,China)摘要:分析了T iB2-T iC陶瓷基复合材料的原位生成机理,利用普通的热压烧结设备,以T iH2-B4C为原料原位合成了高性能的T iB2-T iC陶瓷基复合材料。
T EM和X射线衍射的研究结果表明:原位合成的复合材料中T iB2为长柱状的显微形貌,从而提高了材料的断裂韧性。
关键词:原位合成;陶瓷基复合材料;T iB2;T iC中图分类号:T B333 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2001)02-0019-03Abstract:The principle of in-situ formation of TiB2-TiC ceram ics m atrix co mposites w as analyzed in this paper.T he T iB2-TiC ceramics m atrix co mpo sites of hig h performance w ere fabr icated by hot pressing from TiH2-B4C.T he r esults sho w that the T iB2in microstr ucture presents lo ng column m orpho logies w hich improve fracture toughness of the com po site.Key words:in situ fo rmation;ceram ics matrix co mposites;TiB2;TiC 碳化物和硼化物等结构陶瓷材料普遍具有高的硬度,高的红硬性以及高的耐磨性而日益受到人们的重视。
Al_3Ti金属间化合物的研究进展
Al3Ti金属间化合物的研究进展惠林海1,耿浩然1,王守仁2,徐杰3(济南大学1.材料科学与工程学院;2.机械工程学院,山东济南250022;3.山东力诺瑞特新能源有限公司,山东济南250013)摘 要:综述了Al3Ti金属间化合物的研究进展,介绍了其室温脆性改善的方法,分析了合金化结构变异和复相强化对于材料塑性、韧性提高的机理,并对Al3Ti金属间化合物的制备方法和主要应用进行了分类评述,并指出了今后的研究和发展方向。
关键词:Al3Ti金属间化合物;合金化结构变异;复相强化中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:100023738(2007)0920001203Progress on the R esearch of Al3Ti IntermetallicsHUI Lin2hai1,GENG H ao2ran1,WANG Shou2ren2,XU Jie3(1,2.Jinan University,Jinan250022,China;3.Shandong Linuo Paradigma Co.Ltd,Jinan250013,China)Abstract:The progress on the research of Al3Ti intermetallics is reviewed.It introduces the methods to improve its brittleness under normal temperature and analyses the mechanism of the enhancement of its flexibility through structure2transformed treatment and multiphase reinforcement.It also reviews the production and application of Al3Ti intermetallics by classifications.Finally,f urther research directions are put forward.K ey w ords:Al3Ti intermetallic compound;L12modified titanium trialuminide;multiphase reinforcement0 引 言在众多的金属间化合物中,钛2铝系金属间化合物由于具有密度小、比强度高、高温力学性能和抗氧化性能优异等特点,成为近年来人们研究开发的热点,被认为是一类很有发展前景的航空航天、高温结构材料。
原位合成TiBTi基复合材料增强体的生长机制
第３６卷第１期仓扁学玫Ｖｏｌ·３６Ｎｏ·１２０００年１月ＡＣＴＡＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＪａｎｕａｒｙ２０００原位合成ＴｉＢ／Ｔｉ基复合材料增强体的生长机制吕维洁张小农张荻吴人洁卞玉君方平伟（上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海２０００３０）（上海钢铁研究所钛合金分所，上海２００９４０）摘要利用Ｔｉ与Ｂ之间的自蔓延高温合成反应，经非自耗电弧熔炼工艺制备了ＴｉＢ增强的钛基复合材料．借助Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜和透射电镜分析了复合材料的物相和增强体的形态．结果表明：只存在ＴｉＢ增强体和Ｑ—Ｔｉ，原位合成增强体ＴｉＢ的形貌与其Ｂ２７晶体结构密切相关，ＴｉＢ增强体容易沿［０１０】方向生长而长成柱状短纤维．其柱面由（１００），（１０１）和（ＩＯＹ）组成．关键词ＴｉＢ／Ｔｉ复合材料，原位反应，晶体结构，生长机制中图法分类号ＴＢ３３３文献标识码Ａ文章编号０４１２—１９６１（２０００）０１一０１０４一０５ＧＲｏＷＴＨＭＥＣＨＡＮＩＳＭＯＦＲＥＩＮＦＯＲＣＥＭＥＮＴＩＮ，ⅣＳ，ＴＵＰＲＯＣＥＳＳＥＤＴｉＢ／ＴｉＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳＬＵｗｅｉｊｉｅ．ＺＨＡＮＧＸｉａｏｎｏｎ９。
ＺＨＡＮＧＤｉ。
ＷＵＲｅｎｊｉｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｔａｌＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０ＢＩＡＮＹｕｊｕｎ。
ＦＡＮＧＰｉｎｇｗｅｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙｓＢｒａｎｃｈ，ＳｈａｎｇｈａｉＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４０Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＬＵＷｅｉｊｉｅ，死ｆ：（０２１）６２９３２４６８，Ｆａｘ：（０２１）６２８２２０１２，Ｅ—ｍａｉｌ：２吻７Ｄ伽＠ｍ蒯』．巧执．ｅｄｕ．Ｃ７２Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ１９９９—０７—２３，ｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ１９９９－１０—２５ＡＢＳＴＲＡＣＴＵｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｓｅｌｆ＿ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｉｔａｎｉｕｍａｎｄｂｏｒｏｎ、ＴｉＢｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｉｔａｎｉｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｎｏｎ－ｃｏｎｓｕｍａｂｌｅａｒｃ—ｍｅｌｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＰｈａｓｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ｓＥＭ）ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＥＭ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｏｎｌｙｅｘｉｓｔｔｗｏｐｈａｓｅｓｉｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．ｎａｍｅｌｙＴｉＢｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｎｄａ—Ｔｉｍａｔｒｉｘｐｈａｓｅ．ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｔｏｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＢ，ＴｉＢｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓａｒｅ１ｉａｂｌｅｔｏｇｒｏｗａｌｏｎｇｆ０１０１ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｂｅｃｏｍｅｐｒｉｓｍ－ｌｉｋｅｓｈｏｒｔ—ｆｉｂｒｅ．ＴｈｅｐｒｉｓｍａｔｉｃｐｌａｎｅｓｏｆＴｉＢａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｄｗｉｔｈｆａｃｅｔｓ（１００），（１０１）ａｎｄ（１０１）．ＫＥＹＷｏＲＤＳＴｉＢ／Ｔｉｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｉｎｓｉｔｕｒｅａｃｔｉｏｎ，ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｇｒｏｗｔｈｍｅｃｈａｎｉｓｍ颗粒增强钛基复合材料具有比Ａ１，Ｍｇ基复合材料更好的耐高温性能，已引起人们广泛关注【１’引．增强体的外加法与原位合成法都已用于制备颗粒增强钛基复合材料，增强体的原位合成，避免了外加增强体的污染问题，也避免了熔铸过程中存在的陶瓷颗粒与基体合金的润湿性问题，有利于制备性能更好的复合材料．粉末冶金１３，剖、熔铸１５，引、机械合金化１７Ｊ等方法都已用于原位合成颗粒增强钛基复合材料．吕维洁等人【８｜，把Ｔｉ与Ｃ，Ｂ之间的自蔓延高温合成反应＋国家自然科学基金重点资助项目５９６３１０８０和上海市新材料中心资助项目收到初稿日期：１９９９－０７—２３，收到修改稿日期：１９９９－１０－２５作者简介：吕维洁，男，１９７３年生，博士生与普通钛合金熔炼工艺相结合，制备了ＴｉＣ／Ｔｉ和ＴｉＢ／Ｔｉ基复合材料，并对原位合成ＴｉＣ／Ｔｉ基复合材料的生长机理作了详细的阐述，说明增强体的生长形态与凝固过程及ＴｉＣ的晶体结构密切相关．本文着重分析了原位合成ＴｉＢ／Ｔｉ基复合材料的凝固过程和ＴｉＢ晶体结构对增强体ＴｉＢ生长形貌的影响．１实验方法本研究所用硼粉的平均颗粒尺寸为５—７ｐｍ，纯度为９０％．按体积分数称取粉末，与一定数量的海绵钛及其合金化元素的中间合金混合，因海绵钛孔洞的吸附作用，粉末可均匀地分散在海绵钛的微孔中，而不需特别的粉末混合工艺．为了考虑Ａｌ元素的影响，在一种试样中加入Ａｌ，两种样品的名义成分如表１所示．钛基复合材料的熔炼工艺与钛合金１期吕维洁等：原位合成ＴｉＢ／Ｔｉ基复合材料增强体的生长机制１０５表１钛基复合材料的化学成分及增强体体积分数Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｖｏｌｕｌｑＱｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅ－ｍｅｒｉｔｉｎｔｉｔａｎｉｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ完全相同，混合料利用钮扣式非自耗电弧炉在Ａｒ气的保护下，经两次重熔获得．铸态样品经切割、磨平、抛光，利用ＰｈｉｌｉｐｓＳＥＭ５１５扫描电镜和ＣＭ１２透射电镜观察增强体形态与分布．透射电镜样品制备方法如下：用钼丝线切割机切取厚度为０．３ｍｉｌｌ的薄片，经金相砂纸减薄至约６０ｐｍ，然后利用Ｇａｔａｎ精密磨凹仪磨凹至２０ｐｍ，最后用Ｇａｔａｎ离子减薄仪减薄至穿孔．相结构分析在Ｄ—ｍａｘＩＶＡ全自动Ｘ射线衍射仪上进行，利用Ｃｕｊ乙，电压为３５ｋＶ，电流为２０ｍＡ．２实验结果与讨论２．１材料的相分析和微观结构图１为钛基复合材料的Ｘ射线衍射谱．Ｘ射线衍射的物相分析结果表明：只存在硼化钛（ＴｉＢ）和钛相．比较两（ｂ）ＯｏｄＯｊｉＬ如？１Ｉ－－一、－＾．，２０３０４０５０６０７０８０９０２０．ｄｅｇ围１钛基复合材料的Ｘ射线衍射谱Ｆｉｇ．１Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＮｏ．１（ａ）ａｎｄＮｏ．２（ｂ）种不同成分复合材料的Ｘ射线衍射图谱，两者的衍射峰并无很大区别，只是在衍射峰强度上有所区别，Ａ１元素的加入并未导致新相的形成．图２为复合材料的扫描电镜微观照片．结果表明，增强体较为均匀地分布在钛基体上，增强体呈短纤维状，其平均长径比超过１０．图２钛基复合材料的扫描电镜照片Ｆｉｇ．２ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＴｉｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＮｏ．１（ａ）ａｎｄＮｏ．２（ｂ）图３ａ为深腐蚀后增强体ＴｉＢ的外观形貌，显示ＴｉＢ为短纤维状，其横截面为六角形，外表面非常平直；图３ｂ显示ＴｉＢ横截面的正视形状为六角形，各边两两平行．图４为不同取向增强体ＴｉＢ的明场像和相应的电子衍射图谱，其电子衍射的入射方向分别为［０１０】及［００１］．由［０１０］方向的选区电子衍射图可确定ＴｉＢ横截面各边的晶面指数分别为（１００），（１０１）和（１０ｉ），如图４ａ所示．２．２ＴｉＢ增强体原位合成的热力学分析ＴｉＢ增强体的原位合成是利用Ｔｉ与Ｂ之间的自蔓延高温合成反应（ＳＨＳ）而发生的．其反应式如下所示Ｔｉ＋Ｂ—，ＴｉＢ（１）利用文献［９】的数据计算了该反应式的反应生成焓△日和反应Ｇｉｂｂｓ自由能ＡＧ，采用标准生成焓△上乇９８时，相应计算式可表示如下△日＝一１７３８９３．８＋１７．７８Ｔ一９．２６×１０—３Ｔ２＋１．１４×１０６／Ｔ＋ｏ．４５×１０—６Ｔ３，Ｔ＜１９３９Ｋ（２）１０６金属学报３６卷图３钛基复合材料中ＴｉＢ的增强体典型形貌及横截面形貌Ｆｉｇ．３ＡｔｙｐｉｃａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＴｉＢｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｎＴｉｍ｝ｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（ａ）ａｎｄｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎａｌｉｍａｇｅ（ｂ）△日＝一１４９６３３．９—１２．０５Ｔ一４．１０×１０—３Ｔ２＋１．２３×１０６／Ｔ＋０．４５×１０—６Ｔ３，Ｔ＞１９３９Ｋ（３）ＡＧ＝一１７３８９３．８＋１２９．６９Ｔ一１７．７８ＴｌｎＴ＋９．２６ｘ１０—３Ｔ２＋０．５７×１０６／Ｔ一０．２３×１０—６Ｔ３，Ｔ＜１９３９Ｋ（４）△Ｇ＝一１４９６３３．９－９８．６６Ｔ＋１２．０５ＴＩｎＴ＋４．１０×１０—３Ｔ２＋０．６２×１０６／Ｔ一０．２３×１０—６Ｔ３，Ｔ＞１９３９Ｋ（５）反应Ｇｉｂｂｓ自由能ＡＧ和反应生成焓△日随着温度变化的曲线见图５．由图５可知，该反应Ｇｉｂｂｓ自由能ＡＧ为负值，说明在热力学上该反应是可行的；而反应生成焓△日很大则说明，在该反应进行的过程中释放出大量的热量．编程计算了该反应的绝热温度，其值为３０９４Ｋ，超过Ｍｅｒｚｈａｎｏｖ［１ｕＪ提出的反应能自发维持的经验判据（‰＞２５００Ｋ），说明该反应能自发维持，即发生自蔓延高温合成反应．２．３凝固过程与增强体形成机制２．３．１增强体ＴｉＢ的凝固过程增强体的长大机理与其加工时所能达到的最高温度有关，根据其加工时所能达囝４增强体ＴｉＢ沿横截面，长度方向的明场像及相应的电子衍射Ｆｉｇ．４ＴＥＭｂｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄｉｍａｇｅｓｏｆＴｉＢ（ａ）ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ（ｂ）ＳＡＤＰｏｆｓｅｃｔｉｏｎ（ｃ）ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｃｔｉｏｎ（ｄ）ＳＡＤＰｏｆｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｃｔｉｏｎ１期吕维洁等：原位合成ＴｉＢ／Ｔｉ基复合材料增强体的生长机制１０７图５反应Ｇｉｂｂｓ自由能△Ｇ和反应生成焓△日随温度的变化Ｆｉｇ．５Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆ△Ｇａｎｄ△日ｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒａｃｔｉｏｎ（Ｅｑ．（１））到的温度可分为两类：（１）扩散机制；（２）溶解一析出机制．当加工温度低于液相线时，其生长机制为扩散机制，如粉末冶金方法原位合成ＴｉＢ／Ｔｉ，ＴｉＣ／Ｔｉ复合材料的增强体都是经扩散机制形成的．当加工温度高于液相线温度时，如用熔铸法原位合成ＴｉＢ／Ｔｉ，ＴｉＣ／Ｔｉ复合材料，其生长机制为溶解一析出机制．本实验利用非自耗熔炼的方法制备ＴｉＢ／Ｔｉ复合材料，由于非自耗电弧熔炼电弧区的温度远高于２３００Ｋ，按照Ｔｉ－Ｂ二元相图【１１Ｊ可知（图６），在制备该Ｔｉ基复合材料时，ＴｉＢ增强体已完全溶于液态Ｔｉ中，因此在凝固过程中，ＴｉＢ是以形核一长大的方式从Ｔｉ溶液中析出而长大的．即在熔炼过程中，随着温度的升高，海绵Ｔｉ与Ｂ粉发生自蔓延高温合成反应，生成增强体ＴｉＢ．但随着温度的继续升高，超过液相线温度时，ＴｉＢ完全溶于液态Ｔｉ中．当温度降低时，ＴｉＢ从液态Ｔｉ中析出并长大．由图６所示的二元相图可确定ＴｉＢ／Ｔｉ复合材料的凝固过程如下所示：首先，初扩图６Ｔｉ－Ｂ二元相图Ｆｉｇ．８ＴｈｅＴｉ—Ｂｂｉｎａｒｙｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ晶ＴｉＢ先从溶液中析出，即Ｌ—ＴｉＢ；当温度降到１８１３Ｋ时，发生二元共晶反应工一卢一Ｔｉ＋ＴｉＢ，卢一Ｔｉ和ＴｉＢ同时析出；随着温度的继续降低，ｐ—Ｔｉ—ａ～Ｔｉ．２．３．２增强体ＴｉＢ晶体结构对其生长形貌的影响原位合成增强体形貌除受凝固过程的热力学、动力学条件影响外，增强体的晶体结构对增强体的生长形态有着非常明显的影响．ＴｉＢ具有Ｂ２７结构（图７ａ），Ｔｉ原子与Ｂ原子之间的化学键是电子结合，Ｂ原子之间存在共价键．在过渡金属Ｔｉ与Ｂ原子形成ＴｉＢ金属相时，Ｂ原子的Ｐ层电子消耗在Ｂ—Ｂ的共价键上，只有少部分转入金属键的电子中，由于Ｂ原子半径比碳和氮的大，而且Ｂ的电离势较低，Ｂ原子之间结合成键，并以单键形式形成单独的结构单元，即每个Ｂ原子形成平行于ｂ轴方向呈“Ｚ”字形的单链，每个硼原子位于由六个钛原子组成的三角棱晶的中心（图７ｂ）．Ｂ２７结构由三角棱晶堆垛成柱状阵列组成，而柱状阵列相△凶图７ＴｉＢ晶体结构及原子堆垛图Ｆｉｇ．７ＳｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｔｏｍｉｃｐａｃｋｉｎｇｉｎＴｉＢ（ａ）ｔｈｅｕｎｉｔｃｅｌｌ（Ｂ２７）（ｂ）ｔｈｅｂａｓｉｃｔｒｉｇｏｎａｌｐｒｉｓｍｆｏｒｍｅｄｂｙＴｉａｔｏｍｓａｒｏｕｎｄＢａｔｏｍ（ｃ）ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｔｒｉｇｏｎａｌｐｒｉｓｍｓｔｏｆｏｒｍＴｉＢｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１０８金属学报３６卷文献【８］报道，Ａ１的加入对ＴｉＣ／Ｔｉ基复合材料中增强体ＴｉＣ形貌有明显影响．而本工作实验证明，Ａｌ的加入对ＴｉＢ／Ｔｉ复合材料中ＴｉＢ形貌无明显影响（图２）．其原因与ＴｉＢ的特殊晶体结构有关，ＴｉＢ在生长过程中易沿ｆ０１０］方向生长成短纤维状，凝固过程对ＴｉＢ生长形态影响较小．对ＴｉＣ／Ｔｉ复合材料，Ａ１的加入改变了复合材料的凝固过程，同时也导致初晶ＴｉＣ由树枝状长成等轴状或近似等轴状增强体．在钛基复合材料中，Ａｌ的加入可在不同程度上影响增强体的形貌．但作为合金化元素均能固溶强化钛合金，而有利于提高钛基复合材料的力学性能．图８垂直于ＴｉＢ［０１０】方向的原子排布Ｆｉｇ．８Ａｔｏｍｉｃａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｎｏｒｍａｌｔｏ［０１０］ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆＴｉＢ邻的三角棱晶的六个正交面中只有两个重叠，如图７ｃ部分的阴影所示．在这种情况下，Ｂ原子形成一平行于ｆ０１０１方向的“Ｚ，，字形单链．为了达到化学计量比，棱柱只是在侧面接触，形成具有不规则四边形横截面的不含Ｂ的金属原子“面”，如图７ｃ的阴影区域所示．由于晶体从溶体中生长时，经常被最慢生长面所约束，加之由图７ｃ所示的堆垛方式可知，ＴｉＢ易形成一确定的晶体形貌．由于具有相同化学配比的Ｔｉ和Ｂ的面生长速度大于Ｔｉ和Ｂ化学配比不等的面的生长速度，ＴｉＢ应垂直于Ｔｉ，Ｂ化学配比相等的面生长．因此，ＴｉＢ沿［０１０］方向生长要快于垂直于（１００），（１０１），（１０２）和（００１）面方向生长而形成短纤维状．由金属键合理论可知，ＴｉＢ晶体价键之间的键合强度大小如下排列：Ｂ—Ｂ＞Ｔ卜Ｂ＞Ｔｉ—Ｔｉ，因此Ｔｉ＿Ｔｉ结合面具有最小的界面能而暴露在Ｔｉ溶液中．图８给出了ＴｉＢ垂直于［０１０］方向的原子分布模拟图，可以确定Ｔｉ原子的堆垛密度以如下顺序下降：（１００）＞（１０１）＞（１０Ｄ＞（０ｍ）．由图８还可知，沿着［１００］方向生长时，Ｔｉ原子与Ｂ原子交替生长，而沿着［００１］方向生长时，Ｔｉ原子与Ｂ原子等原子生长．因此，可以确定（００１）面以最快的速度生长而消失，留下的ＴｉＢ晶面为（１００），（１０１）和（ｚｏｉ－）．图４所示横截面的透射电镜明场像证明了这一点．用图８模拟图３ｂ所示ＴｉＢ的横截面，其面分别为（ｉ００），（１０１）和（１０Ｔ），说明ＴｉＢ生长时确实更易沿［０１０】方向生长，平行于【０１０】方向的面为（ｚｏｏ），（ｉ０１）和（１０５）．３结论（１）利用Ｔｉ与Ｂ之间的自蔓延高温合成反应，经非自耗电弧熔炼工艺可以制备原位合成ＴｉＢ增强的钛基复合材料．（２）原位合成增强体ＴｉＢ以形核一长大机制生长，其形貌与ＴｉＢ增强体的晶体结构密切相关．由于ＴｉＢ为Ｂ２７结构，易于沿［０１０］方向生长而长成柱状短纤维，其柱面为（１００），（１０１）及（１０］－）．参考文献【１】ＲａｎｇａｎａｔｈＳ．ＪＭａｔｅｒＳｃｉ，１９９７；３２：１【２】ＺｈａｎｇＸＮ，ＬｉｉｗＪ，ＺｈａｎｇＤ，ｗｈＲＪ，ＢｉａｎＹＪ，ＦａｎｇＰＷ．ＡｅｒｏｓｐＭａｔｅｒＴｅｃｈｎｏｌ，１９９８；２８（２）：２４（张小农，吕维洁，张获，吴人洁，卞玉君，方平伟．宇航材料工艺，１９９８；２８（２）：２４）［３】ＪｉａｎｇＪＱ，ＬｉｍＴＳ，ＫｉｍＹＪ，ＫｉｍＢＫ，ＣｈｕｎｇＨＳ．ＭａｔｅｒＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，１９９６；１２：３６２［４］ＦａｎＺ，ＮｉｕＨＪ，ＭｉｏｄｏｗｎｉｋＡＰ，ＳａｉｔｏＴ，ＣａｎｔｏｒＢ．ＫｅｙＥｎｇＭａｔｅｒ，１９９７；１２７—１３１：４２３［５］ＴｓａｎｇＨＴ，ＣｈａｏＣＧ，ＭａＣＹ．ＳｃｒＭａｔｅｎ１９９７；３７：１３５９［６】ＤｕｂｅｙＳ，ＬｅｄｅｒｉｃｈＲ，ＳｏｂｏｙｅｊｏＷ．ＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒＴＰａｎｓ，１９９７；２８Ａ：２０３７『７１ＴａｋａｈａｓｈｉＴ．ＪＪｐｎＩｎｓｔＭｅｔ，１９９５；５９：２４４（高桥辉南．日本金属学会志，１９９５；５９：２４４）【８】ＬｉｉＷＪ，ＺｈａｎｇＸＮ，ＺｈａｎｇＤ，ｗｕＲＪ，ＢｉａｎＹＪ，ＦａｎｇＰＷ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌＳＩｎ．１９９９；３５：５３６（吕维洁，张小农，张荻，吴人洁，卞玉君，方平伟．金属学报，１９９９；３５：５３６）［９ｊＫｎａｃｋｅＯ，Ｋｕｂａｓｃｈｅｗｓｋｉ０，ＨｅｓｓｅｌｍａｎｎＫ．Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉ—ｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＩｎｏｒｇａｎｉｃＳｕｂｓｔａｎｃｅｓ．２ｎｄｅｄ，ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ－Ｖｅｒｌａｇ，１９９１：１１５，２０５７，２１０８【１０】ＭｅｒｚｈａｎｏｖＡＧ．ＣｏｍｂｕｓｔＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，１９７５；１０（１）：１９５［１１】ＤｕｓｃｈａｎｅｋＨ，ＲｏｇｌＰ，ＬｕｋａｓＨＬ．ＪＰｈａｓｅＥｑｕｉＵｂ，１９９５；１６：４６原位合成TiB/Ti基复合材料增强体的生长机制作者：吕维洁， 张小农， 张荻， 吴人洁， 卞玉君， 方平伟， L(U) Weijie， ZHANG Xiaonong ， ZHANG Di， WU Renjie， BIAN Yujun， FANG Pingwei作者单位：吕维洁,张小农,张荻,吴人洁,L(U) Weijie,ZHANG Xiaonong,ZHANG Di,WU Renjie(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030)， 卞玉君,方平伟,BIAN Yujun,FANGPingwei(上海钢铁研究所钛合金分所,上海,200940)刊名：金属学报英文刊名：ACTA METALLURGICA SINICA年，卷(期)：2000，36(1)引用次数：17次1.Ranganath S查看详情 19972.张小农.吕维洁.张荻.吴人洁.卞玉君.方平伟查看详情 1998(2)3.Jiang J Q.Lim T S.Kim Y J.Kim B K Chung H S查看详情 19964.Fan Z.Niu H J.Miodownik A P.Saito T Cantor B查看详情 19975.Tsang H T.Chao C G.Ma C Y查看详情 19976.Dubey S.Lederich R.Soboyejo W查看详情 19977.高桥辉南查看详情 19958.吕维洁.张小农.张荻.吴人洁.卞玉君.方平伟查看详情 19999.Knacke O.Kubaschewski O.Hesselmann K Thermochemical Properties of Inorganic Substances 199110.Merzhanov A G查看详情 1975(1)11.Duschanek H.Rogl P.Lukas H L查看详情 19951.期刊论文王朋波.杨冠军.毛小南.Wang Pengbo.Yang Guanjun.Mao Xiaonan放电等离子原位烧结制备TiC+TiB/Ti复合材料-稀有金属材料与工程2007,36(3)采用放电等离子烧结(SPS),通过Ti与B4C之间的原位反应合成TiC+TiB/Ti复合材料.首先通过热力学计算判断可能发生的反应,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对球磨混合粉以及烧结后材料的相组成和显微组织进行了研究,测定材料的相对密度和硬度,并探讨了Ti与B4C采用放电等离子烧结制备TiC+TiB/Ti复合材料的致密化过程和反应机理.结果表明,采用SPS技术,在1150℃保温5 min的条件下,Ti与B4C能同步完成反应、烧结、致密化,生成TiC+TiB/Ti复合材料,并且原位生成的增强相分布均匀且细小.2.期刊论文蔡海斌.樊建中.左涛.肖伯律.赵志毅.Cai Haibin.Fan Jianzhong.Zuo Tao.Xiao Bolü.Zhao Zhiyi原位合成TiB增强钛基复合材料的微观组织研究-稀有金属2006,30(6)在热力学计算纯钛粉与TiB2颗粒生成TiB条件的基础上,采用原位反应粉末冶金技术制备了TiB/Ti复合材料.试验结果表明,采用计算的反应条件可以实现纯钛粉与TiB2颗粒完全反应,反应生成物TiB呈晶须状,TiB晶须在基体中均匀分布,并与基体之间界面平整、干净.1.刘波波.王芬.朱建锋.张芳.李亚玲TiC/Ti3AlC2复合材料的原位合成[期刊论文]-宇航材料工艺 2009(3)2.雷贻文.孙荣禄.唐英激光熔覆反应合成TiC和TiB2的生长机制[期刊论文]-中国激光 2009(5)3.肖代红.黄伯云原位合成钛基复合材料的最新进展[期刊论文]-粉末冶金技术 2008(03)4.尚俊玲.李邦盛.任明星.杨闯.郭景杰原位TiB/Ti复合材料的磨损性能及磨损机制[期刊论文]-铸造 2008(05)5.肖代红.宋旼.陈康华.陈方泉熔炼法原位合成TiB-Nd2O3-Ti复合材料的组织与力学性能[期刊论文]-材料开发与应用 2007(02)6.王朋波.毛小南.杨冠军.赵永庆.张鹏省.于兰兰原位反应制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展[期刊论文]-稀有金属快报 2006(05)7.袁建军.崔洪芝.张金玲.赵剑波原位复合反应制成TiB对提高管道耐磨性的研究[期刊论文]-新技术新工艺2006(04)8.李邦盛.尚俊玲.郭景杰.傅恒志原位TiB晶须增强钛基复合材料的磨损机制[期刊论文]-摩擦学学报 2005(01)9.覃业霞原位自生钛基复合材料氧化行为研究[学位论文]博士 200510.覃业霞原位自生钛基复合材料氧化行为研究[学位论文]博士 200511.冯海波SPS原位TiB增强Ti基复合材料的组织结构与TiB生长机制[学位论文]博士 200512.王艳苹原位Ti-Al系复合材料显微组织与性能的研究[学位论文]硕士 200513.金云学.李庆芬.曾松岩TiC/Ti-6Al复合材料中TiC的微观形态及其形成机制[期刊论文]-铸造技术 2004(01)14.尚俊玲原位TiB<,w>/Ti复合材料的组织与性能及其成形特性[学位论文]博士 200415.杨屹.冯可芹.王一三.申开智铸造烧结法[期刊论文]-热加工工艺 2003(04)16.曾松岩.金云学.朱兆军.王宏伟.高文理钛合金成分对共晶碳化钛形貌的影响[期刊论文]-铸造技术 2002(03)17.张杰.翟瑾蕃原位生成TiBw/Ti复合材料的微观组织及高温压缩变形过程的演化规律[期刊论文]-材料工程2002(08)18.金云学.曾松岩.王宏伟.张二林.朱兆军硼化物颗粒增强钛基复合材料研究进展[期刊论文]-铸造 2001(12)19.L Wei-jie.ZHANG Di.ZHANG Xiao-nong.GUO Shu-ling.WU Ren-jie Growth mechanism of reinforcements in in-situ synthesized (TiB+TiC)/Ti composites[期刊论文]-中国有色金属学会会刊(英文版) 2001(01)20.吕维洁.张荻.张小农.吴人洁原位合成TiC/Ti复合材料的微结构和力学性能[期刊论文]-上海交通大学学报2001(05)21.朱和国.王恒志.吴申庆α-Al2O3,TiB2颗粒增强铝基复合材料的XD合成[期刊论文]-金属学报 2001(03)22.吴人洁金属基复合材料的发展现状与应用前景[期刊论文]-航空制造技术 2001(03)本文链接：/Periodical_jsxb200001023.aspx下载时间：2010年3月6日。
TiO2基复合材料的制备及其性能研究中期报告
TiO2基复合材料的制备及其性能研究中期报告
在制备和研究TiO2基复合材料的过程中，我们主要关注以下几个方面：
一、材料制备
我们选择溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2和TiO2/Fe2O3复合材料。
制备步骤包括：准备TiCl4、TEOS、Fe(NO3)3溶液；将其混合后，加入NH3·H2O进行水解反应；离心、洗涤、干燥、煅烧。
通过XRD分析，我们确认复合材料的结构均为纯相晶体。
二、结构表征
通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等表征方法，我们观察
到TiO2基复合材料的微观形貌。
TiO2/SiO2的SEM图像表明，复合材料呈球形形态，粒径分布均匀；TEM图像也观察到球形结构。
TiO2/Fe2O3
的SEM和TEM图像则表明，Fe2O3纳米颗粒与TiO2颗粒呈现复合形态。
三、性能研究
我们对制备的复合材料的性能进行了研究。
透过率测试表明，
TiO2/SiO2复合材料的透过率比纯TiO2高；而TiO2/Fe2O3的透过率更低。
表面积测试结果显示，TiO2/SiO2和TiO2/Fe2O3的比表面积均比纯TiO2大，表明复合材料的表面更为开放，有利于催化反应的进行。
光催
化性能测试表明，TiO2/SiO2在可见光区域具有良好的光催化性能，
TiO2/Fe2O3的催化效率也有所提高。
综上，我们通过制备TiO2基复合材料并对其进行性能研究，发现这些复合材料具有良好的光催化性能，表明其有望应用于环境治理、光电
器件等领域。
未来，我们将进一步研究复合材料的性能，探究其潜在的
应用。
Ti诱导无压反应熔渗制备Fe_TiC金属基复合材料的研究
（ ，Ｈ ， １ ． Ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｐ ｇ ｇ ｇ ｙ ｇ ｙ ； ，Ｕ Ｓ ｈ ｉ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ０ ５ ０ ０ ９ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ． Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ ｊ ｇ ｇ ｙ ｙ ， ） Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ １ ０ ０ ０ ８ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｙ ｊ ｇ ｊ ｇ
粉末冶金工业 第２ ３ 卷第 ５ 期 Ｖ ｏ ｌ ． ２ ３Ｎ ｏ ． ５ Ｐ Ｏ ＯＷＤ Ｅ Ｒ ＭＥ Ｔ Ａ Ｌ Ｌ Ｕ Ｒ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ ２ ０ １ ３年１ ０月 ｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
Ｔ ｉ诱导无压反应熔渗制备 Ｆ ｅ ｉ Ｃ －Ｔ 金属基复合材料h金属熔体即渗透整个titic陶瓷骨架由于金属液与陶瓷骨架中的ti和tic润湿性好所以pc0熔渗在孔洞的毛细管力的驱动力下为自发的过程在熔渗过程中孔壁是titic的复合材料ti颗粒的表面首先会在合金液中溶解与金属液中的c元素发生互扩散反应析出tic随着ti元素在合金液中的溶解合金液会渗透原来的封闭气孔这时tic之间的原位反应成为熔渗过程的驱动力
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》范文
《TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究》篇一TiB2-Diamond-Cu复合材料的制备及其性能研究一、引言随着现代科技的不断进步，材料科学的发展尤为重要。
在众多材料中，TiB2-Diamond/Cu复合材料以其优异的导电性、导热性以及硬度等特性，被广泛应用于电子封装、航空航天等领域。
本文旨在研究TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备工艺及其性能特点，为实际应用提供理论支持。
二、材料制备（一）实验原料与设备实验原料包括钛粉、硼粉、金刚石粉末和铜粉等。
实验设备包括混料机、烧结炉、扫描电子显微镜（SEM）等。
（二）制备工艺TiB2-Diamond/Cu复合材料的制备过程主要包括混合、烧结和后处理三个步骤。
首先，将钛粉、硼粉、金刚石粉末和铜粉按一定比例混合，通过混料机充分搅拌；然后，将混合后的粉末放入烧结炉中，在特定温度和压力下进行烧结；最后，对烧结后的材料进行后处理，如切割、抛光等。
三、材料性能研究（一）组织结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察TiB2-Diamond/Cu复合材料的微观组织结构。
结果显示，TiB2颗粒和金刚石颗粒均匀分布在铜基体中，且与铜基体具有良好的界面结合。
（二）硬度与耐磨性测试通过硬度测试和磨损试验，评估TiB2-Diamond/Cu复合材料的硬度与耐磨性。
实验结果表明，该复合材料具有较高的硬度，同时表现出良好的耐磨性。
（三）导电性与导热性分析利用电导率测试仪和热导率测试仪对TiB2-Diamond/Cu复合材料的导电性和导热性进行测试。
结果表明，该复合材料具有良好的导电性和导热性，满足电子封装等领域的实际需求。
四、结果与讨论（一）实验结果1. 通过对TiB2-Diamond/Cu复合材料的微观组织结构观察，发现TiB2颗粒和金刚石颗粒在铜基体中分布均匀，且与铜基体结合良好。
2. 硬度测试和磨损试验表明，TiB2-Diamond/Cu复合材料具有较高的硬度及良好的耐磨性。
Ti基准晶及其复合材料的制备和功能特性研究的开题报告
Ti基准晶及其复合材料的制备和功能特性研究的开
题报告
一、选题背景
Ti基准晶及其复合材料因其高强度、高耐腐蚀性、低密度等优良性能，在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
作为Ti基准晶的一种，Ti-6Al-4V合金具有较高的力学性能和生物相容性，被广泛应用于医疗器械等领域。
然而，Ti基准晶及其复合材料的制备和功能特性研究仍有待深入探讨。
二、研究目的
本研究旨在探讨Ti基准晶及其复合材料的制备和功能特性，为进一步优化材料性能提供理论依据。
三、研究内容和方法
1. Ti基准晶的制备方法。
采用粉末冶金法、溶液处理法等方法制备高纯度的Ti基准晶材料。
2. Ti基准晶的晶型分析。
利用X射线衍射仪对制备的Ti基准晶进行晶型分析，探讨晶型变化对材料性能的影响。
3. Ti基准晶的表面形貌分析。
采用扫描电镜观察Ti基准晶的表面形貌，分析晶面特征及其对材料性能的影响。
4. Ti基准晶及其复合材料的力学性能测试。
采用万能材料试验机测试Ti基准晶及其复合材料的强度、韧性等力学性能。
5. Ti基准晶及其复合材料的应用研究。
将制备的Ti基准晶及其复合材料应用于医疗器械等领域，探讨材料在实际应用中的性能表现。
四、研究意义
本研究对于深入了解Ti基准晶及其复合材料的制备和功能特性具有重要意义，为优化材料性能提供理论依据，同时也为相关行业提供高性能的材料选择。
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先进材料制备科学与技术课题报告——Ti基复合材料及其制备技术研究进展报告学院：材料科学与工程学院学号：SY1401210姓名：刘正武2014年12月24日摘要钛基复合材料(TMCS)以其高的比强度、比刚度和良好的抗高温、耐腐蚀性能,在航空航天、汽车等领域有着广阔的应用前景,引起了材料研究者的广泛兴趣。
国外对钛基复合材料的研究已有近40年的历史,发展相当迅速,开发出来的原位合成工艺、纤维涂层等制备技术已经成功用于制备高性能钦基复合材料。
国内TMCS研究起步较晚,虽取得了一定成绩,但与国外相比还有一定差距。
本文主要从钛基复合材料的研究背景，强化原理，以及存在的主要问题方面做了总结，并对国内外的研究现状作了简要评述。
钛合金本身具有较高的室温和高温比强度、低密度、高弹性模量。
加入增强相，又进一步提高比弹性模量、比强度和抗蠕变能力。
颗粒增强钛基复合材料(PTMCS)与纤维增强钛基复合材料(FTMCS)相比，具有制备工艺较简单，成本较低，无各向异性，可得到近净型零件等优点，是很有前途的复合材料。
自生钛基复合材料基体将由纯钛基体向Ti6Al转化，并加入其它的合金元素，会得到实际应用。
关键词：钛基复合材料；性能；制备；研究进展目录第1章前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41.1研究背景及原理-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41.2 主要问题 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 第2章国内外研究进展及评述 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 62.1 Ti基复合材料增强体的种类---------------------------------------------------------------------------------------------- 62.2陶瓷颗粒增强钛基复合材料 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 72.2 自生钛基复合材料--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 第3章结论 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14第1章前言1.1研究背景及原理随着科学技术的大力发展，对材料性能的要求也越来越高，现有高强度、高模量、耐高温、低密度的单一材料已远远不能满足使用要求。
为此，国内外大量学者采用复合技术将不同性能的材料复合起来，取长补短，得到单一材料无法比拟的"综合性能优越的新型复合材料。
复合材料是以一种材料为基体，另一种材料为增强体，通过复合工艺形成的材料。
它克服了单一材料的某些弱点，产生协同效应，使之综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同的要求与普通单增强相复合材料相比，其冲击强度"疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。
复合材料的种类繁多，按其基体材料不同可分为金属基"树脂基和陶瓷基复合材料。
目前，金属基复合材料是我国应用较为广泛，发展迅速的复合材料。
它采用金属或合金为基体，以纤维，晶须，颗粒等为增强体，通过合理的设计和良好的复合工艺，使基体和增强体之间取长补短，发挥了各自的性能及工艺优势与传统的金属材料相比，金属基复合材料往往具有更高的比强度（强度和密度之比），比模量（模量和密度之比更），好的耐热性以及更低的热膨胀系数。
迄今为止，由于金属基复合材料的制备工艺不完善，成本高等因素，导致难以大规模生产。
钛合金具有比强度高、抗蚀性和耐热性优异等突出优点，是航空航天飞行器、先进武器系统的主要结构材料之一，可达到减轻重量、提高结构效率和可靠性、延长使用使用寿命的目的。
钛合金在国外第三代战斗机上用量已达到15%-25%，在第四代战斗机 F-22 上用量高达 41%。
钛合金本身具有较高的室温和高温比强度、低密度、高弹性模量。
加入增强相，又进一步提高比弹性模量、比强度和抗蠕变能力。
颗粒增强钛基复合材料(PTMCS)与纤维增强钛基复合材料(FTMCS)相比，具有制备工艺较简单，成本较低，无各向异性，可得到近净型零件等优点，是很有前途的复合材料。
1.2 主要问题大推重比发动机及高超音速飞行器的快速发展对材料耐高温性能提出了越来越高的要求。
目前，普遍认为传统的高温钛合金的“热障”温度为 600℃。
在“热障”温度以上，钛合金在服役过程中蠕变抗力和高温抗氧化性能的急剧降低，制约了钛合金使用温度的提高。
虽然材料学家期望通过合金化手段提高钛合金的耐高温性能，但收效甚微。
因此，为了满足航空航天武器装备轻量化及耐高温要求，开发以钛合金为基体的钛基复合材料(TMCs)逐渐引起了材料研究者的极大兴趣。
在钛基复合材料的制备方法上，应发展低成本的制备工艺，以适应在民用工业上的推广应用。
燃烧合成法、熔铸法作为自生钛基复合材料低成本的制备方法将会得到广范应用。
在材料的设计方面，侧重于基体材料的合理设计。
自生钛基复合材料基体将由纯钛基体向Ti6Al转化，并加入其它的合金元素，会得到实际应用。
自生钛基复合材料的增强相以颗粒状存在时增强效果好，纯钛及Ti6Al 基体的增强相会以共晶 TiC 为主。
用熔铸法制备的钛基复合材料，由于其成本低，易于生产，复合材料性能可以满足使用要求，必然会被用于民用工业上，尤其是汽车工业。
用熔铸法制备的钛基复合材料，在制备过程中，当其增强相形态及数量达到可控及可进行设计时，复合材料的应用将会有更大的发展。
第2章国内外研究进展及评述Ti基复合材料除力学性能优异外，还具有某些特殊性能和良好的综合性能，应用范围广泛。
依据基体合金的种类可分为：轻金属基复合材料，高熔点金属基复合材料，金属间化合物基复合材料；按增强相形态的不同可划分为：连续纤维增强金属基复合材料，短纤维增强金属基复合材料，晶须增强金属基复合材料，颗粒增强金属基复合材料，混杂增强金属复合材料。
2.1 Ti基复合材料增强体的种类Ti基复合材料的增强体是一些不同几何形状的金属或非金属材料。
目前，其增强相已有很多，重要的有氧化铝纤维，硼纤维，石墨（碳）纤维；颗粒型的有碳化硅，碳化硼等；丝状的有钨，铍，硼等。
金属基复合材料按其增强材料的几何形态可划分为以下几类：1）连续纤维增强金属基复合材料。
纤维增强金属基复合材料是利用无机纤维（或晶须）及金属细线等增强金属得到质量轻且强度高的材料，纤维直径从 3-150μm（晶须直径小于 1μm)，纵横比以上102以上。
在现有的各种类型增强体中，高性能连续纤维具有最明显的增强效果和更高的强度及刚度。
连续纤维增强复合材料具有明显的各向异性，但连续纤维增强复合材料的复合和加工工艺独特、复杂、不易掌握和控制，因此该类复合材料的制造成本很高!连续纤维增强金属基复合材料主要用于较少考虑成本的航天航空等尖端技术领域。
2）短纤维增强金属基复合材料。
作为金属基复合材料增强体的短纤可分为天然纤维制品和短切纤维。
天然纤维主要是一些植物纤维和菌类纤维索等，长度一般为35-150mm，短切纤维一般是由连续纤维(长纤维)切割而成，长度 1-50mm，用于金属基复合材料短纤维增强体的材料主要有碳化硅等。
短纤维增强金属基复合材料成本比连续纤维增强金属基复合材料低得多，与基体合金相比，短纤维增强金属基复合材料具有较高的比强度"比刚度和高耐磨性，其各向异性要远远小于连续纤维增强复合材料。
短纤维增强金属基复合材料中增强体的体积分数一般不超过 30%，主要用于汽车行业，电力行业等。
3）晶须增强金属基复合材料。
晶须是指在特定条件下以单晶的形式生长而成的一种高纯度纤维，其原子排列高度有序，几乎不含晶界位错等晶体结构缺陷，有异乎寻常的力学性能。
作为金属基复合材料的增强体使用的晶须使用做多，性能较好的是碳化硅晶须，成本最低的是Al2O3·B2O3晶须,与连续纤维增强金属基复合材料相比，其各向异性极小；与短纤维增强复合材料相比，晶须增强复合材料的性能更高；而晶须在复合材料中的体积分数一般不超过30%,主要用于航空航天等高新技术领域，如飞机架构"推杆加强筋等。
4）颗粒增强金属基复合材料。
颗粒增强金属基复合材料是利用颗粒自身的强度，其基体起着把颗粒组合在一起的作用，颗粒平均直径在1μm以上，强化相的容积比可达90%，常用作金属基复合材料增强体的颗粒主要有SiC，Al2O3等陶瓷颗粒，以及石墨颗粒，甚至金属颗粒，颗粒增强金属基复合材料是各向同性，颗粒价格最低，来源最广，复合制备工艺多样，最易成形和加工的复合材料。
在各种金属基复合材料中，颗粒增强金属基复合材料的使用范围最广，不仅包括航空，航天及尖端军事领域，还适于交通运输工具，微电子，核工业等商业应用。
2.2陶瓷颗粒增强钛基复合材料哈尔滨工业大学的彭德林，赵陆华等对陶瓷颗粒增强钛基复合材料进行了深入研究。
通过在钛基体中添加相应的增强相制备钛基复合材料(TMCs)已成为钛合金的一种发展趋势。
TMCs 分为连续纤维增强钛基复合材料(FTMCs)和颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)两大类。