原位合成技术在非连续增强钛基复合材料中的应用及展望
石墨烯增强钛基复合材料研究进展
石墨烯增强钛基复合材料研究进展
穆啸楠;张洪梅;王宇
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有高比强度、低密度、优异的耐
蚀性等诸多特性,在航空航天、国防工业、交通运输等领域具有广泛的应用前景。
石墨烯具有良好的本征物理和力学性能,是近年来的二维碳纳米“明星”材料,被视
为极具潜力的DRTMCs纳米增强体。
国内外研究者聚焦DRTMCs设计与制备,突
破了低温快速成型和界面改性等关键技术,初步实现了界面精细调控和微观构型,获
得石墨烯在钛基体中的本征增强,制备出强塑性匹配较好的DRTMCs。
简要综述近些年来石墨烯增强钛基复合材料的设计方法和制备工艺,探讨界面反应、界面结构、微观构型等关键因素对复合材料力学性能和失效机制的影响规律,并提出石墨烯增
强钛基复合材料未来的发展方向。
【总页数】11页(P212-221)
【作者】穆啸楠;张洪梅;王宇
【作者单位】北京理工大学材料学院;冲击环境材料技术国家级重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TB333.12
【相关文献】
1.石墨烯增强钛基复合材料的研究进展
2.镀铜石墨烯增强钛基复合材料的组织及性能研究
3.铜与氧化石墨烯协同增强钛基复合材料显微组织及性能研究
4.真空热压制备石墨烯增强钛基复合材料
5.石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展
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金属基复合材料发展和应用前景
金属基复合材料的发展现状与应用前景金属基复合材料( M MCs) 问世至今已有30 余年。
M MCs 的耐温性较高, 力学性能( 特别是刚度) 比一般金属的好, 此外它还具有导电性以及在高真空条件下不释放小分子的特点, 克服了树脂基复合材料在航宇领域中使用时存在的缺点, 因此受到航空航天部门的青睐。
然而, 尽管MM Cs 在航天飞机以及其他一些尖端技术中已经获得应用, 但用量很小, 不足以推动其发展。
近年来虽然努力在民用领域寻找机遇, 但终因成本偏高而缺乏与金属等其他传统材料竞争的优势。
因此发展MM Cs 的出路在于寻找降低成本的措施, 同时也要探索能充分发挥其特色的应用领域。
鉴于复合材料的成型工艺占其成本的60% ~ 70% , 所以研究发展高效、省时、低能耗、设备简单、能实现近似无余量成型的工艺方法是当务之急。
1、金属基复合材料制备技术1.1各种制备方法简评MMCs 通常按增强体的形式分类, 如连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及片层叠合等。
由于连续纤维增强的MM Cs 必须先制成复合丝或复合片等先驱体, 工艺复杂而成本高, 因此除了极少量有特殊要求的零件(如航天飞机的结构梁)采用外,目前尚看不到有扩大应用的可能性。
本文着重叙述的是颗粒、短纤维或晶须等非连续增强体的MM Cs, 其中, 颗粒增强的M MCs 已具备批量生产条件, 有良好的发展前景。
迄今, 已开发出不少非连续增强体MMCs的制备方法,见表1在表 1 列出的各种制备方法中, 搅拌混合法和挤压铸造法比较成熟,已具备批量生产的条件。
对搅拌混合法工艺已完成了大量研究工作,其中包括对增强体进行表面处理,以改善其与基体金属的浸润性;调整基体合金元素以减轻界面反应对MMCs性能的影响;在设备方面则改进了搅拌桨的形式以改善增强体分布的均匀性,此外,研究了增强体的加入机构,为降低气孔率还制作了施加负压的装置;在工艺条件上则研究了搅拌速度和金属熔体温度对混合均匀度和产生气泡的影响。
钛基体上碳纳米管的原位合成及其复合材料的制备与性能研究
钛基体上碳纳米管的原位合成及其复合材料的制备与性能研究Preparation and Properties Research of Titanium matrix composite reinforced with in-situ synthesized CNTs学科专业：材料学研究生：雷红指导教师：赵乃勤教授天津大学材料科学与工程学院二零一三年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要钛基复合材料具有低密度、高比强度、良好耐蚀性以及高温性能等优点，成为最具潜力的新一代航空航天用结构材料之一。
碳纳米管（CNTs）具有高比强度、高比模量以及优异的综合性能，被认为是金属基复合材料最理想的增强相。
要使CNTs的优异性能在复合材料中得到充分发挥，关键要实现其在金属基体上的均匀分散，与基体形成良好的界面结合，并避免材料成形过程中CNTs与基体的反应。
因此，探索CNTs/Ti复合材料新的制备方法，对于发展钛基复合材料在航空航天领域的应用具有重要的理论意义和实用价值。
本论文采用化学气相沉积法在钛基体表面原位合成均匀分散的CNTs，研究了催化剂与碳源种类、合成温度、合成时间、碳源气体与载气比例对合成的CNTs 结构、分布以及产率的影响，并探讨了CNTs的生长机理。
钛基金属-有机框架材料的合成及应用研究进展
钛基金属-有机框架材料的合成及应用研究进展
吕周围;路萌萌;刘茜;周永红
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)1
【摘要】金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体与金属中心形成的多孔晶型聚合物。
作为MOFs家族的一员,钛基金属-有机框架材料(Ti-MOFs)因其丰富的结构特点和在光催化领域的应用而备受关注。
介绍了Ti-MOFs的合成策略,包括原位合成、分步合成和后合成修饰,总结了Ti-MOFs在光催化产氢、CO_(2)还原、污染物降解、有机转化反应等方面的应用,并对Ti-MOFs的发展趋势进行了展望。
【总页数】6页(P36-41)
【作者】吕周围;路萌萌;刘茜;周永红
【作者单位】淮北师范大学化学与材料科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】O614.41;O611.4
【相关文献】
1.纳米稀土金属有机框架材料的合成及其生物医学应用研究进展
2.金属有机框架/铋基复合材料的光催化技术应用研究进展
3.金属有机框架/纤维素纸复合材料的合成及应用研究进展
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5.铁基磁性金属有机框架材料的合成及其在水处理领域应用
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《二维Ti3C2MXene增强钛基复合材料的制备与性能研究》
《二维Ti3C2 MXene增强钛基复合材料的制备与性能研究》一、引言随着现代科技的不断进步，复合材料在众多领域的应用越来越广泛。
其中，钛基复合材料以其高强度、耐腐蚀性及优异的力学性能备受关注。
近年来，二维材料的出现为钛基复合材料的制备带来了新的突破口。
本篇论文主要探讨二维Ti3C2 MXene增强钛基复合材料的制备方法及其性能研究。
二、材料概述Ti3C2 MXene是一种新型的二维材料，具有优异的导电性、高热稳定性和良好的机械强度。
而钛基复合材料则是以钛或钛合金为基体，通过添加增强相来提高其性能。
将Ti3C2 MXene引入钛基复合材料中，可以有效地提高其力学性能和耐腐蚀性。
三、制备方法1. 材料准备：准备钛粉、碳化物粉末以及Ti3C2 MXene粉末等原材料。
2. 混合制备：将原材料按照一定比例混合，并加入适量的粘结剂，通过球磨法将混合物均匀混合。
3. 压制成型：将混合物放入模具中，施加一定的压力，使其成型。
4. 烧结处理：将成型的样品放入高温炉中，进行烧结处理，使钛基体与增强相充分结合。
四、性能研究1. 力学性能：通过拉伸试验、硬度测试等方法，研究复合材料的力学性能。
实验结果表明，加入Ti3C2 MXene后，钛基复合材料的抗拉强度和硬度均得到显著提高。
2. 耐腐蚀性：通过电化学腐蚀试验等方法，研究复合材料的耐腐蚀性。
实验结果表明，Ti3C2 MXene的加入显著提高了钛基复合材料的耐腐蚀性。
3. 微观结构：通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，观察复合材料的微观结构。
实验结果表明，Ti3C2 MXene在钛基体中分布均匀，形成了良好的界面结合。
五、结论本篇论文研究了二维Ti3C2 MXene增强钛基复合材料的制备方法及其性能。
通过混合制备、压制成型和烧结处理等步骤，成功制备了钛基复合材料。
实验结果表明，加入Ti3C2 MXene后，钛基复合材料的力学性能和耐腐蚀性均得到显著提高。
增强体增强钛基复合材料的制备方法
前言:前言：本文主要介绍的是关于《增强体增强钛基复合材料的制备方法》的文章，文章是由本店铺通过查阅资料，经过精心整理撰写而成。
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感谢支持！正文：就一般而言我们的增强体增强钛基复合材料的制备方法具有以下内容：增强体增强钛基复合材料的制备方法一、引言随着现代材料科学的发展，增强体增强钛基复合材料因其优异的力学性能和化学稳定性而备受关注。
这类材料通过添加增强体，如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等，与钛基材料结合，形成具有高强度、高硬度、高耐磨性和优良热稳定性的复合材料。
本文将详细介绍增强体增强钛基复合材料的制备方法，包括材料选择、增强体表面处理、制备工艺及热处理等关键步骤。
二、材料选择选择合适的增强体和钛基材料是制备增强体增强钛基复合材料的第一步。
常用的增强体包括碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等，而钛基材料通常选择纯钛或钛合金。
这些材料的选择应根据最终产品的使用要求和性能指标来确定。
在选择过程中，需要考虑增强体与钛基材料的相容性、润湿性和界面结合强度等因素。
三、增强体表面处理为了提高增强体与钛基材料之间的结合力，需要对增强体进行表面处理。
表面处理方法可以包括化学处理、机械处理或表面涂层等。
其中，常用的表面处理方法包括表面粗化、表面活化处理以及在表面涂覆适当的粘接剂等。
这些处理方法可以增加增强体表面的粗糙度，提高其与钛基材料的润湿性和界面结合强度，从而确保复合材料具有良好的性能。
四、制备工艺增强体增强钛基复合材料的制备方法多种多样，以下将介绍几种常用的制备工艺：熔铸法：熔铸法是将增强体和金属混合后熔炼并进行铸造的制备方法。
这种方法工艺简单，成本低廉，但由于钛合金基体材料和增强体在液相时的反应活性很高，且熔铸过程中湿润性差，增强体在基体中分布不均匀，因此在实际应用中受到一定限制。
钛基复合材料的研究与发展
散激 活能 相近 ，应 力 指数 与错 位 攀移 控 制蠕 变应 力 指数 一致 ，错位 结 构也 是典 型 的，形 成 了胞 状结 构 。 因此可 以肯定 ，在 低应 力 阶段 ，复合 材料 与 基 体 合 金 一 样 ，蠕 变 由错 位 攀移 速 率 控 制 。 从金 相 观 察 发 现 在 高应 力 阶 段 ，界面 空洞 较 多 ，因此 ，可 以认为 界 面损 失是 高应 力 阶段 蠕 变 的控制 因
钛基 复合 材料 （Ｍ ｓ 以其 高的 比强度 、比刚 度和 抗高 温特 性 而成 为 ＴＣ） 超 高音 速宇 航 飞行 器和 下 一 先进 航 空发 动机 的候选 材 料 。ＴＣ 材料 的研 代 Ｍｓ 究 始于 ７年 代 。８年 代 中期 ， 美 国航 天飞 机 （Ａ Ｐ Ｏ Ｏ ＮＳ ）和 整 体 高性 能涡 轮 发 动机 技 术 （Ｈ ＴＴ 以及 欧 洲 、 日本 同类 发展 计划 的实施 ，给Ｔ Ｃ材 料发 ＩＰ Ｅ ） Ｍｓ 展提 供 了很 好 的机遇 和 巨大 的 资金 保证 ，从而 促进 了ＴＣ 材料 的 发展 ，使 Ｍｓ 之成 了８ 年 代材 料科 学领 域 的 热点 。Ｔ Ｃ可 简 单分 为两 大 类 ：非 连续 颗粒 ０ Ｍｓ
合材 料蠕 变机 制 与基 体合 金 是相 同 的 。在低 应 力阶 段 ，激 活能 与Ｔ 的 自扩 ｉ
２ ３连 续纤 维增 强钛 基复 合材 料的 超塑 性变 形 日本研 究人 员研 究 了溅 射法 制 备的 复合 材料 的超 塑性 成 型特性 及其 中 的空 隙现 象 。他 们 采 用 的 基 体 是 富 的 口＋ 钛 合 金 Ｓ一 ０ 。温 度 低 于 Ｐ ７０ ８０ ０￣ Ｃ，Ｓ 一０ 会表 现 出 良好 的超 塑性 。基 体合 金箔 的名 义厚 度为 １０ ｍ， Ｐ ７０ ５ｇ 增 强剂 为Ｃ Ｄ 制备 的连 续 ｓｃ Ｖ法 ｉ涂层 ，涂层 均 匀分 散 于纤 维碳 基 体上 。溅 射 预 成型 时 将Ｓ Ｓ６ 维缠 绕 至一 直径 为 ５０ｍ Ｃ一 纤 ０ ｍ 的鼓 上 ，将氩 气 雾化 法 制备 的 直 径小 于 １０ｇ ５ ／ｎ的Ｓ ０ 颗粒 等 离子 溅射 至 纤维 上 。Ｓ 一０ 箔和 溅射 预 成 Ｐ ７０ Ｐ ７０ 型 的ＳＳ ６ Ｃ一 纤维 采用 箔一 纤维 一 箔法 制成４ （ ｉ同方 向 ）的ＳＳ ６Ｓ －０ 复 层 ＳＣ Ｃ 一／ Ｐ７ ０ 合材 料 。 溅射 预成 型 法制 备 的复合 材 料 的纤维 间距 比用 编 织网法 制 备的 复合 材 料 的纤 维 间距均 匀 得 多 ，也很 少 发现 间距 很 近 的纤维 。溅 射 复合 材料 表 现 出空洞 引起 的超 塑 性 ，其 延伸 率 比编 织复 合 材料 的大 得 多 。超 塑性变 形 的
连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展
2023 年第 43 卷航 空 材 料 学 报2023，Vol. 43第 6 期第 1 – 19 页JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS No.6 pp.1 – 19引用格式：王敏涓，黄浩，王宝，等. 连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展[J]. 航空材料学报，2023，43(6)：1-19.WANG Minjuan，HUANG Hao，WANG Bao，et al. Application and research progress of continuous SiC fiber reinforced titanium matrix composite materials[J]. Journal of Aeronautical Materials，2023，43(6)：1-19.连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展王敏涓1,2, 黄 浩1,2*, 王 宝1,2, 韩 波1, 杨平华1, 黄 旭1（1．中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2．中国航空发动机集团 先进钛合金重点实验室，北京 100095 ）摘要：连续SiC纤维增强钛基（SiC f/Ti）复合材料具有比强度高、比模量高、耐高温等特点，在航空航天领域具有重要的应用前景。
本文总结了SiC f/Ti复合材料的应用、制备、性能调控和检测技术，并提出了SiC f/Ti复合材料未来需要突破的瓶颈问题。
SiC f/Ti复合材料单向性能优异，在环类转动件（叶环、涡轮盘等）、杆件（涡轮轴、连杆、紧固件等）以及板类构件（飞机蒙皮等）具有明显应用优势。
常用的SiC f/Ti复合材料的制备方法有箔压法和基体涂层法，箔压法适合制备板类结构件，基体涂层法适用于缠绕形式的结构件，如环、盘以及杆等。
SiC f/Ti复合材料的性能主要取决于SiC纤维、钛合金基体以及纤维/基体界面。
SiC纤维微观结构和性能对制备工艺具有较强的敏感性，通过反应器结构和沉积条件调控获得性能稳定的SiC纤维是研究重点之一。
金属基复合材料简介及研究现状
3D打印技术
02
利用3D打印技术，实现金属基复合材料的定制化、高效制造
。
多尺度复合技术
03
发展多尺度复合技术，实现金属基复合材料的多层次结构设计
。
05
结论与展望
研究成果总结
金属基复合材料的制备技术得到改进，包括粉末冶金法、喷射沉积法、机械合金 化法等复合材料的应用领域不断扩大，涉及到能源、环保、医疗、航空航天等领 域，且在各个领域中都有显著的应用成果。
02
金属基复合材料的性能与 特点
力学性能
01
02
03
强度与硬度
金属基复合材料具有较高 的强度和硬度，能够承受 较大的应力和压力。
韧性
金属基复合材料的韧性比 金属单质更强，能够吸收 更多的能量，抵抗冲击和 振动。
疲劳性能
金属基复合材料的疲劳性 能较好，能够在反复应力 作用下保持稳定的性能。
物理性能
由于金属基复合材料具有高强度、高刚性和 轻质等优点，因此在航空航天领域得到广泛 应用，如飞机结构件、卫星部件等。
金属基复合材料在汽车工业中也有广泛应用 ，如汽车发动机部件、变速器齿轮等。
能源领域
生物医学领域
金属基复合材料在能源领域也有广泛应用， 如太阳能电池板支架、核反应堆结构件等。
金属基复合材料在生物医学领域也有广泛应 用，如人工关节、牙科种植体等。
扩散法
将增强体和金属基体在高温下进行扩散处理，使两者相互 渗透、结合，形成复合材料。该方法适用于制备连续或非 连续增强金属基复合材料。
喷射沉积法
将增强体和金属熔体通过喷射、雾化等方法制备成复合材 料。该方法适用于制备连续或非连续增强金属基复合材料 。
金属基复合材料的应用领域
金属基复合材料的制备方法及发展现状
金属基复合材料的制备方法及发展现状赵鹏鹏;谭建波【摘要】金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度,广泛用于军事、航天等领域,其研究和发展受到了各行各业,尤其是重工业产业的密切关注.介绍了金属基复合材料的研究历史和发展现状,根据基体类型和增强相形态对其进行了分类.常见的金属基复合材料制备方法包括粉末冶金法、铸造凝固成型法(搅拌铸造法和挤压铸造法)、喷射成型法和原位复合法,重点介绍了粉末冶金法和铸造凝固成型法.指出了现阶段金属基复合材料发展需解决成本偏高、工艺复杂、分布不均匀、高温下易发生界面反应及偏聚等问题.%Due to their high specific strength and high specific stiffness,metal matrix composites are widely used inmilitary,spaceflight,etc.,and the research and development of which has been widely concentrated,especially in heavy industry.The research history and development status of metal matrix composites are introduced,andthe classification of metal matrix composites is given according to the types of the matrix and the morphology of the reinforcing phase.The common methods for the preparation of metal matrix composites include powder metallurgy,casting solidification molding (stir casting and squeeze casting),spray forming and in situ compounding.The powder metallurgy method and casting solidification forming method are mainly introduced.The problems that need be solved for the development of metal matrix composites including high cost,complicate craft,uneven distribution,and incident surface reaction and segregation under high temperature are pointed out.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】8页(P214-221)【关键词】金属基复合材料;基体类型;增强相;粉末冶金法;挤压铸造【作者】赵鹏鹏;谭建波【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 050018;河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TG146.4近些年来，由于一些高新技术的兴起，一些传统材料已无法满足多种产业对其比强度、比刚度等性能的要求。
原位合成钛基复合材料的最新进展
ｃ ｍｐ ｓｔ ．Ｍ ｏ ｅ ｖ ｒ ｈ ｕ ｔ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｌｓ ｏ ｈ ｎ ｓｔ ｉａ ｉ ｍ ｔｉ ｍｐ ｓ ｅ ｒ Ｓ ｉ ｕ ｓ ｄ ｏ ｏｉ ｓ ｅ ｒ ｏ ｅ ，ｔ ｅｆ ｒｈ ｒ ｒ ａ ｃ ｉ ｄ ｆｔ ｅｉ ｉ ｔｔ ｎ ｕ ｍａ ｒ ｃ ｓ ｅ ｕ ｘｏ ｏ ｉ ａ ｅａ Ｏ ｄｓ ｓ ｅ ． ｔ ｓ ｌ ｃ
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｔｔｎｉ ｍ ａ ｒｘ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ；ｉ ｉｕ ｃ ｍｐ ｓｔ ； ｐ ｏ ｅ ｓｎｇ；ｍ ｅ ｈａ ｅ ｌｐ ｏ ｒ ｉｓ ｙ ｗｏ ｄ ｉａ ｕ ｍ ｔｉ ｏ ｏ ｉｅ ｓ ｎ ｓｔ ｏ ｏ ｉｅ ｒ ｃ ｓ ｉ ｃ ｎｉａ ｒ ｐｅ ｔｅ
钛 基 复合 材料 具 有 高 的 比强 度 、 比刚 度 和 耐 高 温特性 ， 望成 为 超 高 音 速 宇 航 飞行 器 和 下 一代 先 有
体 的界 面干净 ， 有界 面反 应 物 ； 位生 成 的增 强相 没 原 在基 体 中分布 均匀 ， 现 出优 良的力 学性 能 。 表
维普资讯
第 ２ ６卷 第 ３期
２０ ０ ８年 ６月
粉 末 ห้องสมุดไป่ตู้ 金 技 术
Ｐｏｗｄｅ ｅ ａ ｌ ｇ ｃ ｒＭ ｔ ｌｕｒ ｙ Ｔｅ ｈｎｏｏ ｙ ｌｇ
Ｖｏ ． １ ２６． ＮＯ． ３
Ｊ ｎ． ０ ８ ｕ ２ ０
原 位 合 成 钛 基 复 合 材 料 的最 新 进 展
ｔｔｎ ｕ ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｒ ｅ ｉｗｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｍａ ｅ ａｓ ｐ ｏ ｅｓｎ ｉ ｉ ｍ ｏ ｏ ｉ ａ ｅ ｒ ｖｅ ｄ ｉ ｅ ａｌ ｎ ｌ ｄｎ ｔｒ ｌ ｒ ｃ ｓ ｉｇ， ｔ ｅ ｃ ｏ ｃ ｆ ｒ ｉｆ ｒ ｅ ｎ ｎ ｔｉ ａ ｔ ｓ ｉ ｈ ｈ ｉｅ ｏ ｅｎ ｃ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｍａ ｒｘ ｏ
论文实例：原位合成钛基复合材料的制备、微结构及力学性能
论文实例：原位合成钛基复合材料的制备、微结构及力学性能论文实例：原位合成钛基复合材料的制备、微结构及力学性能作者简介：吕维洁，男，1973年02月出生，1997年04月师从于上海交通大学张荻教授，于20xx年11月获博士学位。
摘要面对高技术时代对高性能钛合金材料日益紧迫的要求，非连续增强钛基复合材料因其具有的高比强、高比刚度、耐高温和耐蚀性能已成为研究的热点。
人们对其制备工艺、微结构、力学性能等进行了一系列的研究，而这些研究的主要目标为外加法制备的钛基复合材料。
而本研究则采用原位合成工艺制备非连续增强的钛基复合材料。
与外加法比较，原位合成法因其工艺简单、材料性能优异，在技术和经济上更为可行。
增强体的原位合成，避免了增强体的污染问题，也避免了熔铸过程中存在的润湿性问题，有利于制备性能更好的复合材料。
然而，为了低成本高效制备高性能的钛基复合材料尚有许多问题需要解决。
因此，从理论和实验上研究这些问题，对低成本高效制备高性能的钛基复合材料具有非常重要的理论和实际意义。
针对金属基复合材料发展应用中的关键问题??成本和性能，本文开发设计了新型的钛基复合材料的制备工艺，可以低成本高效制备性能优异的钛基复合材料。
即可利用钛与碳化硼、硼及石墨之间的自蔓燃高温合成反应，采用普通的钛合金冶炼工艺制备出单纯TiB晶须、单纯TiC颗粒增强或TiB晶须和TiC粒子混杂增强的钛基复合材料。
为了拓展钛基复合材料的应用领域，为制备高性能的钛基复合材料打下坚实的基础，本文的研究主要包括以下几个方面工作：1、研究了利用钛与石墨、硼及碳化硼之间的反应制备TiB和TiC增强钛基复合材料的原位合成机理。
利用热力学理论计算了钛与石墨、硼、碳化硼反应的Gi自由能DG和反应生成焓DH，结果表明：各个反应的Gi自由能DG值都为负值，说明在热力学上上述反应是可行的。
虽然在热力学上可以利用钛与碳化硼之间的化学反应合成TiB2和TiC增强体，但从化学平衡考虑，TiB2不能稳定存在于过量钛中，因此能够稳定存在于普通钛合金中的增强体为TiB和TiC。
钛基复合材料
二、原位合成主要制备方法
5、快速凝固法( RSP)：将传统的熔铸工艺和快速凝固技术结 合来制备原位合成钛基复合材料。增强相或者在凝固前生成,或 者在随后的时效过程中从过饱和固溶体中析出形成。 6、机械合金化法( MA)：该方法是将两种或两种以上的金属与 金属,或金属与非金属的粉末混合物进行研磨,最终形成具有微 细组织的合金。
钛基复合材料
----原位合成法
一、制备方法分类
外加法：通过在熔融或粉末基体材料中添加陶瓷增强相制得， 而增强相是事先制成的。 缺点：由于钛及其合金性质活泼还必须要解决增强体和基体合 金的润湿、反应界面等一系列问题。与普通铸造材料相比制造 成本高，价格昂贵。 举例：粉末冶金、喷射位合成主要制备方法
1、高温自蔓延合成法( SHS)：高温自蔓延合成法是利用放热 反应使混和体系的反应自发地持续进行,而生成金属陶瓷或金属 间化合物的一种方法。 Ti和B的粉末压制体,通过SHS和随后的密实过程,合成了含TiB 晶须的钛基复合材料。其密度接近材料的理论密度,表现出高的 硬度和抗断裂性。
一、制备方法分类
原位合成：其中的增强相是通过外加元素之间发生化学反应而 生成。 优点：制备工艺简单,可以用传统的钛合金熔炼和加工工艺制备 大尺寸的钛基复合材料,如:挤压、锻造、轧制等,大大降低了成 本;增强体和基体在热力学上稳定,因此在高温工作时,性能不易 退化;增强物和基体的界面干净,没有界面反应物;原位生成的增 强相在基体中分布均匀,表现出优良的力学性能。
7、反应热压法( RHP)：它将放热发应生成增强体和随后的热 固结工艺合二为一,制备出致密的原位增强复合材料。
三、原位合成发展方向
原位合成钛基复合材料是目前钛基复合材料的研究热点,今后的 发展方向主要有以下几个方面: 1)进一步降低原位合成钛基复合材料的成本,探索低成本的反 应体系和工艺。 2)基体合金的重新设计,针对不同条件,设计不同成分的基体合 金和不同配比、不同含量的增强相的复合材料,满足其实际使用 要求。 3)拓展应用领域,目前原位合成钛基复合材料主要应用在航空 航天等领域,通过开发低成本的原位合成钛基复合材料,推广其 在民用工业上的应用。
钛基复合材料的应用
钛基复合材料的应10 级金属（1）班刘超凡1007024101钛基复合材料的应用在现有的基础上提高高温钛合金的使用温度存在着较大的困难，难以满足日益苛刻的综合性能要求。
于是，钛合金向钛材料的新一族——钛基复合材料(TMCs)发展的转移趋势也应运而生。
近年来，由于其相对钛合金更为优异的综合性能，钛基复合材料引起人们广泛关注。
目前，钛基复合材料最重要、最有潜力的应用领域之一是在航空航天结构材料以及航空航天发动机材料。
为提高高温钛合金的性能及使用温度，钛基复合材料应该具有高比强度、高比模量，更为重要的是，应在高温条件下有高的强度、优异的抗蠕变性能、可靠的热稳定性、抗氧化性以及高的疲劳强度。
为争夺钛材料的技术和市场优势，世界各国纷纷开始进行了钛合金复合材料的开发研究。
钛基复合材料是指在钛或钛合金基体中植入刚硬陶瓷增强体的一种复合材料。
它把金属的延展性、韧性与陶瓷的高强度、高模量结合起来，从而获得了更高的剪切强度和压缩强度以及更好的高温力学性能。
TMCs 极具吸引力的物理性能和力学性能，诸如高模量、高强度、抗氧化，已经许多研究证明。
钛基复合材料的研究开始于70年代，在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、日本的同类发展计划的实施推动了钛基复合材料的发展。
例如美国Dynamet 技术公司开发的CermeTi 系列TiC/Ti-6Al-4V 复合材料，用作半球形火箭壳、导弹尾翼和飞机发动机零件。
日本丰田公司利用粉末冶金法制备了TiB 短纤维增强Ti-7Mo-4Fe-2Al-2V 复合材料，成功应用在丰田引擎中，作为进气、出气阀的材料。
在航天航空、军用和民用领域获得实际应用，体现出研究和开发钛基复合材料的重要价值。
钛基复合材料主要分为两大类：连续纤维增强钛基复合材料和颗粒增强钛基复合材料。
早期研究的主要领域是以碳化硅纤维增强的钛基复合材料，可显著提高基体合金的机械性能，但纤维增强钛基复合材料受到以下几个因素的制约：碳化硅纤维价格昂贵、加工工艺复杂、各向异性。
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。
原位合成TiCTi基复合材料氧化行为
化 300 h, 其氧化动力学均为抛物线规律; 而纯钛在 这一温度区域的氧化呈线性-抛物线混和关系。表 2与图 1氧化增重曲线相比较, 发现所得结论比较 吻合。 2. 2 氧化表面产物
利 用 扫 描 电 镜 对 各 试 样 在 550e 、600e 和 650e 条件下氧化 300 h 后的氧化层表面形貌进行 观察, 如图 2所示。 1#和 2#试样氧化表面形貌相差 不大, 在试验温度下氧化后的氧化层致密, 氧化层成 一个整体无孔洞, 与基体附着性好, 而且 T iC 增强体 氧化后的形貌基本没有改变, 如图 2a, 2b 所示。而 纯钛在试验温度下氧化后, 发现氧化层不致密, 在局 部地区出现孔洞, 见图 2c所示, 由于纯钛氧化层变 得疏松, 更有利于环境氧穿透氧化层, 加速氧与基体 的氧化反应, 从而使纯钛在试验温度下抗氧化性低 于钛基复合材料。
F ig. 4
图 4 试样 1 600e 恒温氧化 300 h后氧化层 SEM 形貌及其元素 EPM A 面扫描分析 SEM im ages and EPM A e lem ent m aps for the cross section o f sca les form ed on the Samp le1 ox idized at 600e ( a) SEM im ayes; ( b) O m ap; ( c) T im ap; ( d) C m ap
第 26卷 第 4期 2006年 8月
航空材料学报
JOURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER IA LS
V o.l 26, N o. 4 A ugust 2006
原位合成 TiC /T i基复合材料氧化行为
覃业霞1, 朱建勇 2, 吕维洁1, 徐 栋 1, 覃继宁1, 张 荻 1
钛合金表面激光熔覆原位合成TiBTiB2Ti复合材料涂层
—————————钛合金表面激光熔覆原位合成ＴｉＢ＋ＴｉＢ：／Ｔｉ复合材料涂层蔡利芳等——公式（７）中的Ｃ“为恒压摩尔热容，其中口ｉ，ｂ；，ｃ；，ｄ；为物质ｉ的特性常数。
对于任何一个化学反应其吉布斯自由能变化的计算公式可表示为：ＡＧ＝Ｇ产物一Ｇ反应物（８）利用文献［９，１０］中的热力学数据，按照上面给出的公式计算了上述化学反应的吉布斯自由能ＡＧ，计算结果见图１。
由图可知，三个反应的吉布斯自由能变化△Ｇ均为负值，说明在激光熔覆过程中，上述三个反应均可能发生。
同时，由于反应（２）的吉布斯自由能变化值最低，因此在Ｔｉ—Ｂ材料系统中生成ＴｉＢ：的倾向最大，但是当有过量Ｔｉ存在时，先生成的ＴｉＢ：将会与过量的Ｔｉ发生式３所示的反应，形成ＴｉＢ，因此激光熔覆结果中会存在ＴｉＢ和ＴｉＢ２两种增强相。
０－６０．１２０・１Ｂ０—２４０－３０００５００１０００１５００２０００２５００眦２０３０４０５０６０７０８０９０１００１ｌＯ２０／（‘）图２激光熔覆涂层Ｘ射线衍射谱图３为激光熔覆层横截面的组织，从图中可知，在两种不同比例混合粉末条件下，激光熔覆层均与基体形成了良好的冶金结合，激光熔覆层内部组织致密，反应生成的增强相均匀地分布在钛合金基体中。
随着Ｂ粉含量的增加（见图３ｂ），熔覆层中形成的增强相增多。
由于试验中预置粉末层较厚，在结合界面处由于激光能量不足存在少量的未完全反应的Ｂ颗粒（图３ａ中箭头所示）。
在图３ａ中界面附近出现未形成增强相颗粒的区域（Ａ），是由于表面部分熔化的钛合金粉末颗粒未及参与激光熔池的物理冶金过程所致。
图１式（１）式（２）和式（３）的Ｇｉｂｂｓ自由能ＡＧ随温度的变化２．２微观组织和相分析（ａ）ｎ—ＩＢ（”Ｔｉ－２Ｂ单道激光熔覆带表面光滑，均匀致密，无裂纹，宽约４．５ｍｍ，厚约１．５ｍｍ。
图２是Ｔｉ－２Ｂ混合粉末经激光图３激光熔覆层横截面的宏观形貌熔覆后熔覆层的ｘ射线衍射分析结果，由图２可知，熔（Ｐ２１．５ｋＷ，Ｖ＝５。
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摘 要 ：分别从增强体的选择 、基体的选择和构型设计等方面综述了原位合成非连续增强钛基复合材料的研究现状； 概述 了熔铸法 、机械 合金化法 、自蔓延 高温合金合 成法 、放 热弥散 法 、反应热 压法 以及接触反应 法等原位 合成方法 的Ｔ艺 特点 、反应原 理 ；介绍 了各原位合 成方法在 制备钛基 复合材 料 中的最 新应用 ；并对原位合 成技术在 钛基 复合 材 料 中 的 发 展 进 行 了展 望 。 关 键词 ：钛基 复合 材料 ；非连 续增强 ；原 位合 成 ；制 备方 法 ；应用 中图分 类号 ：ＴＧ３３１ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１００１—４９７７ （２０１８）０４—０３１２—０５
Ａｐｒ．２０１８ ＶＯＩ．６７ ＮＯ．４
一 ● ● ● ● ‘ 、＾ ● ‘ ＾ 町
｛专题综述 ｛
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原 位 合成 技 术在 非 连 续 增 强钛 基 复合 材 料 中的 应 用及 展 望
付彬 国，李朝志，刘金海，李国禄 ，都志杰 ，宁子轩 ，廖婧雯，李 云，李利 东
钛基 复合 材料 制 备方 法按 增 强相来 源 分 为外 加法 和 原位 合成 法 。外加 法 是指 在熔 融状 态或 粉末 状态 的 基 体材 料 中加入 预先 制 备好 的增 强体 ，使 增 强体 融人 基体 以强化基 体【１ｌ。该方法 由于增 强体与基 体之 间 的界 面反 应严重 以及残余 应力较 大且工 艺复 杂 、成本 昂贵 ， 从 而 限制 了其 应用 。后 经不 断研 究 ，逐步 发 展 出一 种 新 型 的复合 材料 制 备技 术 ，即原 位合 成技 术 ，该 技术 是 通过 添加 元 素与 基体 发生 化学 反应 在基 体 中原 位合 成 增强 相 。原位 合成 技 术按 反应 物初 始状 态 可划 分 为
ＬＩ Ｙｕｎ，ＬＩ Ｌｉ－ｄｏｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００ １ ３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｉｎ ｓｉｔｕ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍ ａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍ ｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｍａｔｒｉｘ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎ ｓｉｔｕ ｓｙｎ ｔｈｅｓｉｓ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｌｌｏｙｉｎｇ，ｓｅｌｆ＿ｐｒＯｐａｇａｔｉｎｇ ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｙｎ ｔｈｅｓｉｓ，ｅｘｏｔｈｅｒｍ ｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｒｅａｃｔｉｖｅ ｈｏｔ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｓｕｍ ｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆｉｎ ｓｉｔｕ ｓｙｎ ｔｈｅｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｉｔａｎｉｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｉｎ ｓｉｔ ｕ ｓｙ ｎ ｔｈｅｓｉｓ； ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
１ 研 究 现 状
１．１ 增强体 的选 择 非连续 增强钛基 复合材 料 的增 强体 通常有 短纤维 、
晶须 和颗 粒三 种形 态 。钛基 复合 材 料增 强体 的选 择 原
基 金 项 目 ： 国家 自然科学基金 （５１６０１０５４）；河北省 自然科学基金 （Ｅ２０１７２０２０９５）；河北工业大学 大学生创新创业训 练计划项 目（２０１７１００８００６７）。 收 稿 日期 ： ２０１７－１２－ｏ７收到初稿 ，２Ｏｌ８一Ｏ１—３０收到修订稿 。 作 者 简 介 ： 付 彬 国 （１９８４一），男 ，讲 师 ，博 士 ，主要 研究 方 向为 钛合 金及 其 复合 材料 的熔炼 、铸 造 及凝 固组织 控 制 和 力学 行 为 。Ｅ—ｍａｉｌ
ｍ ｅｔｈｏｄ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
钛基复合材料是 以钛合金作 为基体 ，以陶瓷增强相 作 为增强体 复合而成 ，具有高 的比强度 、比刚度 ，良好 的耐磨性 、耐高温性能 、尺寸稳定性 以及 不易老化等优 良性 能 ，广泛应 用于航空航天 、能源 、化工 、石油等 领 域 ，并受 到国内外 材料 领域科学家 的重点关注 。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｉｎ ＤｉＳＣＯｎｔｊｎｕＯｕＳＩｙ
Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｔｉ ｌｔａｎｉｌｕＵｍ Ｍ ａｔｒｉｘ Ｃｏｍ ｐｏｓｉ￣ｔｅｓ
ＦＵ Ｂｉｎ—ｇｕｏ，ＬＩ Ｃｈａｏ－ｚｈｉ，Ｌ１Ｕ Ｊｉｎ—ｈａｉ，ＬＩ Ｇｕｏ—ｌｕ，ＤＵ Ｚｈｉ－ｊｉｅ，ＮＩＮＧ Ｚｉ—ｘｕａｎ，ＬＩＡ０ Ｊｉｎｇ—ｗｅｎ，
气 ．气 、气 一液 、气 一液 ．固 、液 ．同 和 固 ．固 反 应 工 艺 ¨２＿。与外 加 法相 比 ，原位 合 成 技 术 ＿１ 艺 简 单 ，成本 低 ，增 强相 颗 粒细 小 ，热力 学稳 定性 高 ，基 体 与增 强 体 界 面不 发生 反应 ，无 污染 ，界面结 合 强度 高 。 因此 原 位合 成技 术 已成 为近 年来 研究 的热点 。本 研究 着重 概 述 了原位 合 成非 连续 增强 钛基 复合 材料 的研究 现状 以及 原位合 成 技术 在非 连续 增强 钛 基复 合材 料 中 的应 用 ，并对其 发展进行 了展望 。