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合金元素添加对TiC/Ti6A14V复合材料组织和性能的影响

作　者: 王明佳
导　师: 王香
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TiC/Ti6A14V复合材料合金元素添加磨损性能压缩性能电化学腐蚀行为
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用熔铸法制备了自生TiC颗粒增强Ti6A14V基复合材料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、磨损实验机、万能材料实验机和电化学工作站等分析测试手段,研究了C含量变化、添加合金元素B、Zr和Y对复合材料组织、磨损性能、压缩性能和电化学腐蚀行为的影响。研究结果表明,与基体合金Ti6A14V相比,TiC/Ti6A14V复合材料的磨损性能、压缩性能显著提升,但是复合材料的耐腐蚀性要比基体合金差。TiC/Ti6A14V复合材料的性能与增强相TiC的含量和形貌有直接关系。随着C含量增多,复合材料中的TiC量增多,耐磨性能提高。添加微量合金元素(B、Zr和Y)可使TiC枝晶细化,使得参与摩擦的TiC颗粒变小,复合材料的耐磨性变差；适量Zr和Y元素的添加会引起TiC枝晶粗大,适量的B添加会使复合材料中有TiB生成,它们均会使得参与摩擦的增强相增多,从而改善复合材料的耐磨性。Hank’s液润滑能显著改善复合材料的耐磨性。随着C含量的增多,TiC/Ti6A14V复合材料能更好的承受载荷,室温压缩性能上升。加入微量合金元素(B、Zr和Y)时,TiC枝晶的破碎有利于提高复合材料的压缩性能；当加入适量的Zr、Y元素时,TiC枝晶变得发达,易引起应力集中,使复合材料的压缩性能下降,而加入适量的B元素时,生成的TiB促使其压缩性能继续提高。复合材料的断裂表现为典型的脆性断裂。TiC/Ti6A14V复合材料的耐腐蚀性能随C量的增多而变差。加入微量合金元素(B、Zr和Y)时,TiC枝晶的破碎加大了增强体与界面的接触面积,使复合材料的耐腐蚀性能变差；加入适量Zr、Y元素时,变得粗大的TiC枝晶与界面接触面积变小,使复合材料的耐腐蚀性能变好,添加适量B元素时,新生成的TiB又加重了对基体表面钝化膜的破坏,从而使复合材料的耐腐蚀性能继续变差。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 钛基复合材料发展现状  11-15
    1.1.1 连续纤维增强钛基复合材料(FTMCs)  11-12
    1.1.2 颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)  12-15
  1.2 PTMCs的制备方法  15-16
  1.3 PTMCs的性能  16-21
    1.3.1 PTMCs的磨损性能  16-19
    1.3.2 PTMCs的力学性能  19-21
    1.3.3 PTMCs的耐腐蚀性能  21
  1.4 选题意义及研究内容  21-23
第2章实验材料及研究方法  23-26
  2.1 实验原材料  23
  2.2 TiC/Ti6Al4V复合材料的制备  23-24
    2.2.1 TiC/Al预制块的制备  23-24
    2.2.2 钛基复合材料的制备  24
  2.3 微观组织分析  24
  2.4 磨损性能测试  24-25
  2.5 压缩性能测试  25
  2.6 电化学测试  25
  2.7 本章小结  25-26
第3章 C含量变化对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和性能的影响  26-37
  3.1 C含量变化对TiC形态的影响  26-27
  3.2 C含量变化对TiC/Ti6Al4V复合材料磨损性能的影响  27-32
    3.2.1 磨损率  28
    3.2.2 干磨损条件下的磨损表面形貌  28-30
    3.2.3 Hank's润滑条件下的磨损表面形貌  30-32
  3.3 C含量变化对TiC/Ti6Al4V复合材料压缩性能的影响  32-35
    3.3.1 复合材料的压缩性能  32-34
    3.3.2 复合材料的断口形貌  34-35
  3.4 C含量变化对TiC/Ti6Al4V复合材料电化学行为的影响  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章 B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和性能的影响  37-50
  4.1 B添加对TiC形态的影响  37-39
  4.2 B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料磨损性能的影响  39-43
    4.2.1 磨损率  39-40
    4.2.2 干磨损条件下的磨损表面形貌  40-42
    4.2.3 Hank's润滑条件下的磨损表面形貌  42-43
  4.3 B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料压缩性能的影响  43-46
    4.3.1 复合材料的压缩性能  43-45
    4.3.2 复合材料的断口形貌  45-46
  4.4 B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料电化学行为的影响  46-48
  4.5 本章小结  48-50
第5章 Zr添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和性能的影响  50-59
  5.1 Zr添加对TiC形态的影响  50-51
  5.2 Zr添加对TiC/Ti6Al4V复合材料磨损性能的影响  51-54
    5.2.1 磨损率  51-52
    5.2.2 干磨损条件下的磨损表面形貌  52-53
    5.2.3 Hank's润滑条件下的磨损表面形貌  53-54
  5.3 Zr添加对TiC/Ti6Al4V复合材料压缩性能的影响  54-57
    5.3.1 复合材料的压缩性能  54-56
    5.3.2 复合材料的断口形貌  56-57
  5.4 Zr添加对TiC/Ti6Al4V复合材料电化学行为的影响  57-58
  5.5 本章小结  58-59
第6章 Y添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和性能的影响  59-70
  6.1 Y添加对TiC形态的影响  59-61
  6.2 Y添加对TiC/Ti6Al4V复合材料的磨损性能的影响  61-65
    6.2.1 磨损率  61-62
    6.2.2 干磨损条件下的磨损表面形貌  62-64
    6.2.3 Hank's润滑条件下的磨损表面形貌  64-65
  6.3 Y添加对TiC/Ti6Al4V复合材料压缩性能的影响  65-68
    6.3.1 复合材料的压缩性能  65-67
    6.3.2 复合材料的断口形貌  67-68
  6.4 Y添加对TiC/Ti6Al4V复合材料电化学行为的影响  68-69
  6.5 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

合金元素添加对TiC/Ti6A14V复合材料组织和性能的影响

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