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合成法制取钛颗粒增强钛基体工艺

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2017-12-02 | 浏览:519次 ]

原位合成的增强体在基体上分布较为均匀细小,基体钛合金的晶粒也较细小。增强体的形貌主要为等轴或近等轴状TiC钛合金粒子和短纤维状TiB晶须。增强体与基体结合较好界面及钛基体内有明显的位错环,基体钛合金上有高密度的位错存在,这有利于改善复合材料的性能。原位合成TiB和TiC增强体的加人,使该合金材料的力学性能有了明显改善,但伸长率相对有所下降。原位生成的增强体与金属基体界面结合良好,生产相的热力学稳定性好,不存在增强体与金属基体之间的润湿和界面反应等问题,同时还避免增强颗粒的污染。这种制备方法就是原位合成法。

另外工艺过程要求严格,较难掌握,增强相的成分和体积分数不易控制。主要方法有:

(1)粉末冶金法。该法是最早开发用于制备金属基颗粒复合材料的工艺,该工艺先将增强体和基体粉末混合均勻,经压制、烧结及后续处理等工序制成产品。由于在低于钛的熔点的温度下进行烧结界面反应大大减弱,增强体粒度和体积比可以大范围调整,增强体的选择余地较大,烧结后可经过进一步挤、锻或热等静压处理提高致密化和复合材料性能。为了提高混合粉末的压制性和烧结收缩率.提高烧结坯的致密性可以在合金中添加较多的液相烧结组元。常用的增强体有SiC、TiC、TiB、TiB2等。该方法制备的复合材料的室温和高温强度及硬度和耐磨性均有明显提高。

(2)凝固法。凝固技术制备颗粒增强钛基复合材料工艺简单,成本低廉容易制造复杂形状零件。凝固技术在传统铸造过程中引入原位生长技术,采用材料内部生成增强粒子。取代传统的外部加人增强粒子。这种在凝固过程中生成的颗粒与基体润湿性好界面“清洁”。

(3)放热扩散(XD>法。它由MartinManietta公司发明,通常用于传统热加工工艺(如铸造、锻造、挤压、轧制)的前期过程。它是将生成增强体的两种粉末(如TiC中Ti和C)和基体粉末均匀混合.再加热到高于基体熔点的高温下处理,生成增强体的两种粉末在高温下发生反应,从而在基体熔体中形成细小弥散的增强体,然后再经铸造、挤压、热轧等成形工艺制得产品。由于增强体也是原位合成的,基体与增强体的界面干净、润湿性好、结合牢固,增强体细小弥散,从而有助于提高复合材料的性能。

(4)机械合金化。该法采用高能球磨技术制造特殊的混合粉末,经高能球磨后然后再经普通压制和烧结等工艺制成产品。混合粉末可以细化到纳米级粒度,其表面活性极大。由于增强体是在球磨过程中或在随后的烧结工序中原位合成的,故它与基体的界面结合强度显著增高。该工艺可明显改善复合效果,并具有增强体分布均匀钛棒,增强体体积分数范围较大制品质量较好等优点,缺点是设备昂贵、效率低,在制备过程中易带人杂质。