Ti基原位复合材料中陶瓷强化相的形成焓与表面能研究文献综述
2020-05-01 08:49:12
1.钛基复合材料及其应用 钛基复合材料以其高强度重量比、优异的耐腐蚀性和高温机械性能,被广泛应用于航空航天、化工、石化、海洋等行业作为关键结构部件[1],为金属钛基复合材料提供了无限的商机,体现出研究和开发钛基复合材料的价值。
钛基复合材料被认为是能够改善钛材性能的一代新材料,也是当前材料科学发展的新领域之一[2]。
按种类分,钛基复合材料可以简单地分为非连续颗粒增强和连续纤维增强两种类型[3],两种复合材料各有其优势。
颗粒增强钛基复合材料由于具有各向同性、制备简单、成本较低。
美国的公司利用技术制备系列复合材料以成功的应用于半球形箭壳、导弹尾翼以及飞机和汽车发动机的气门阀、连杆、高尔夫夹头等,美国空军准备将其开发的材料用作高效火箭推进器技术项目的一部分[4]。
欧美许多汽车生产厂家包括宝马、奔驰、雷诺、标致、福特以及通用等汽车公司正在探索用代替公司生产的金属复合材料延长气门连杆等部件的使用寿命[5]。
在军工和民用的许多领域得到广泛应用,为颗粒增强钛基复合材料提供了无限的商机,体现出研究和开发颗粒增强钛基复合材料的价值。
2. 钛基复合材料的增强体 2.1增强体的选择 钛基复合材料中一些常用增强体如SiC,Al2O3,,Si3N4在一定条件下极易与Ti发生较严重的界面反应,不是理想的增强体。
B4C, TiB2,ZrB2在钛基体中均不是稳定相,在制备过程中将生成TiC和TiB。
TiC和TiB的熔点很高,在钛中是稳定相,且与钛相容性好,不发生界面反应[7],泊松比相近,密度也相差不大,热膨胀系数差控制在50%以下,可以显著降低材料制备过程中产生的热残余应力,此外,TiB和TiC的弹性模量为Ti的4~5倍,对材料性能的提高效率很高,因而是非连续增强钛基复合材料较为理想的增强体[8]。