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粉末冶金纳米颗粒增强钛基复合材料研究进展
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作者 李劭鹏 隋晓东 +3 位作者 王美琦 肖山 韩远飞 王向明 《航空材料学报》 北大核心 2025年第1期15-25,共11页
钛基复合材料(TMCs)作为新一代轻质高性能金属结构材料在航空、航天等重大装备领域展现出广阔的应用前景。与传统微米增强TMCs相比,纳米增强TMCs在强塑性协同与热变形能力等方面展现出更为显著的优势,但目前由于纳米增强体分散性和热稳... 钛基复合材料(TMCs)作为新一代轻质高性能金属结构材料在航空、航天等重大装备领域展现出广阔的应用前景。与传统微米增强TMCs相比,纳米增强TMCs在强塑性协同与热变形能力等方面展现出更为显著的优势,但目前由于纳米增强体分散性和热稳定性等问题,材料的性能潜力尚未充分发挥。如何设计TMCs的复合体系和制备途径引入纳米增强体,并在热加工与热处理过程中保持稳定性,一直是纳米颗粒增强TMCs面临的严峻挑战。本文围绕粉末冶金纳米颗粒增强TMCs工艺特点、制备方法、组织特征与力学性能等方面分析研究现状和进展,指出纳米增强体分散性、热稳定性等制约其发展的基础问题,提出未来研究的发展方向。未来应侧重的研究方向有:(1)碳纳米材料增强TMCs的界面反应控制与热稳定设计;(2)纳米颗粒增强TMCs粉体的批量化低成本制备技术;(3)纳米颗粒增强TMCs专用热变形及热处理工艺研究;(4)纳米颗粒增强TMCs组织构型化设计及强韧化机理研究;(5)纳米颗粒增强TMCs材料其他关键力学性能研究。 展开更多
关键词 纳米颗粒增强复合材料 粉末冶金 微观组织 力学性能 强化机理
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原位自生(TiC+TiB)增强钛基复合材料的热变形行为研究
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作者 张嘉晨 祁晨 +3 位作者 杨明年 杨忠 李红英 朱永国 《热加工工艺》 北大核心 2025年第11期52-57,66,共7页
在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了原位自生10vol%(TiC+TiB)增强钛基复合材料的热压缩变形试验,研究了变形温度为750~900℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)的钛基复合材料的热变形行为,并使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观... 在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了原位自生10vol%(TiC+TiB)增强钛基复合材料的热压缩变形试验,研究了变形温度为750~900℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)的钛基复合材料的热变形行为,并使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了该复合材料变形后的显微组织演变。结果表明:该复合材料的流变曲线均依次出现加工硬化、流变软化、稳态流变3个阶段,流变应力和峰值应力均随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。构建了基于不同变形条件下峰值应力的复合材料本构方程,相关系数达到0.96以上。随着变形温度的升高,α相含量逐渐减少,β相含量增多;在动态回复和动态再结晶阶段会形成位错墙,并且温度的升高有利于提高钛基体和增强相的协同变形,进而提高材料的性能。 展开更多
关键词 复合材料 热变形行为 本构方程 组织演变
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颗粒增强耐热钛基复合材料设计制备研究进展 被引量:1
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作者 脱锦鹏 陈安琦 +4 位作者 姚富升 徐俊杰 李响 董龙龙 杨义 《材料导报》 北大核心 2025年第8期195-204,共10页
随着航空航天领域新型超高速飞行器及高推比发动机等装备的开发应用,颗粒增强耐热钛基复合材料由于具有轻质、耐热、高强、加工变形性能优异等特性受到研究人员的广泛关注。通过向钛合金基体中添加多元、多尺度的颗粒增强相,以控制其形... 随着航空航天领域新型超高速飞行器及高推比发动机等装备的开发应用,颗粒增强耐热钛基复合材料由于具有轻质、耐热、高强、加工变形性能优异等特性受到研究人员的广泛关注。通过向钛合金基体中添加多元、多尺度的颗粒增强相,以控制其形成特定构型的微观组织结构是提高该类材料耐热性的有效途径之一。本文从钛合金基体选择、增强相调控方式、复合材料的制备技术等方面综述了目前国内外颗粒增强耐热钛基复合材料的研究现状,并结合先进制造技术提出该类复合材料的研究展望。 展开更多
关键词 复合材料 显微组织 服役性能 构型设计 先进制造技术
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钛基复合材料热变形的本构模型研究
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作者 王贤贤 加鑫 +1 位作者 吴文豪 赵雪妮 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期150-157,共8页
钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据... 钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据建立了应变补偿Arrhenius和BP神经网络本构模型,以预测钛基复合材料的高温流动行为.结果表明,钛基复合材料有正应变速率和负温度敏感性.在变形开始后,流动应力急剧增大至峰值应力,随后硬化和软化效应逐渐达到平衡,流动应力缓慢下降并达到稳态平衡.相比应变补偿本构模型,BP神经网络本构模型具有更高的预测精度,更适用于预测钛基复合材料的流动行为. 展开更多
关键词 复合材料 热变形行为 本构模型 BP神经网络
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钛基复合材料的研究进展
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作者 杨宝 王春锋 +3 位作者 张泽宇 余涵 付振坡 张慧 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期117-130,共14页
综述钛/钛合金复合材料的最新研究现状与应用前景,阐述其在高比强度、轻量化、耐热稳定性及耐磨性能方面的优势,使之成为航空航天、军事装备和医学等高科技领域的关键材料。概括添加增强相使得钛基复合材料力学性能、耐磨性以及热稳定... 综述钛/钛合金复合材料的最新研究现状与应用前景,阐述其在高比强度、轻量化、耐热稳定性及耐磨性能方面的优势,使之成为航空航天、军事装备和医学等高科技领域的关键材料。概括添加增强相使得钛基复合材料力学性能、耐磨性以及热稳定性方面稳步提升的研究成果,揭示不同加工技术改善复合材料晶粒和性能的进展,指出复合材料在高温、高压环境下稳定性及界面黏结强度方面仍面临挑战,需要通过优化增强体分布、结合方式及新型复合体系来解决。此外,表面纳米化技术与数字化仿真的结合为钛基复合材料性能优化提供新途径,而界面强化和热稳定性研究将成为未来发展的关键。最后,明确钛基复合材料的性能提升与加工技术的创新是实现其在极端环境下广泛应用的核心,亦是推动复合材料性能进一步突破的方向。 展开更多
关键词 复合材料 力学性能 增强相 增材制造 表面纳米化 数字化仿真
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轧态TiB_(w)/TA15钛基复合材料高温超塑变形行为研究
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作者 王钧仡 刘莹莹 +1 位作者 付明杰 王富鑫 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期86-93,104,共9页
从相变点100℃以下开始研究了轧态TiB_(w)/TA15钛基复合材料在920~980℃温度范围内不同应变速率下的超塑变形行为。结果表明,轧态TiB_(w)/TA15钛基复合材料在高温下表现出良好的超塑性,在960℃和0.001s–1的应变速率下,复合材料表现出... 从相变点100℃以下开始研究了轧态TiB_(w)/TA15钛基复合材料在920~980℃温度范围内不同应变速率下的超塑变形行为。结果表明,轧态TiB_(w)/TA15钛基复合材料在高温下表现出良好的超塑性,在960℃和0.001s–1的应变速率下,复合材料表现出了最佳的超塑性能,延伸率高达569%。同时建立了本复合材料的双曲正弦型Arrhenius本构方程,获得了复合材料的活化能并揭示了其超塑变形机理。显微组织分析表明,在最佳超塑变形条件下,α相发生了显著的动态再结晶球化,内部无明显的空洞等缺陷。 展开更多
关键词 TiB_(w)/TA15复合材料 高温拉伸 超塑性 Arrhenius本构方程 动态再结晶
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聚醚胺改性氧化石墨烯增强Ti-6Al-4V基复合材料的组织和性能
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作者 张忠强 薛航 +5 位作者 陈安琦 脱锦鹏 尚伟 朱明 董龙龙 陈明华 《粉末冶金技术》 北大核心 2025年第5期585-592,609,共9页
针对石墨烯在金属基体中严重团聚造成复合材料力学性能不佳的问题,选用有机溶剂聚醚胺(polyether amine,PEA)对氧化石墨烯纳米片(graphene oxide nanosheets,GONs)进行表面原位改性,合成了氧化石墨烯单体(graphene oxide monomers,GOMs)... 针对石墨烯在金属基体中严重团聚造成复合材料力学性能不佳的问题,选用有机溶剂聚醚胺(polyether amine,PEA)对氧化石墨烯纳米片(graphene oxide nanosheets,GONs)进行表面原位改性,合成了氧化石墨烯单体(graphene oxide monomers,GOMs),然后利用超声搅拌和放电等离子烧结技术制备了氧化石墨烯增强Ti-6Al-4V(TC4)基复合材料GONs/TC4和GOMs/TC4,研究了GONs和GOMs对TC4基体显微组织和力学性能的影响,并探讨了GOMs/TC4复合材料的断裂行为和强化机制。结果表明:相比TC4合金,GONs/TC4复合材料基体组织细化,且形成了片层结构TiC颗粒,其长度约为15.0μm;而GOMs/TC4复合材料的基体组织细化更明显,复合材料相对密度高,TiC在基体中以等轴颗粒状分布,说明GOMs在TC4基体中的分散性得到显著改善。通过聚醚胺改性GONs显著提升了TC4基复合材料的力学性能,GOMs/TC4复合材料的抗拉强度达到1054.0 MPa,较TC4合金和GONs/TC4复合材料分别提高了20.6%和6.0%,而且仍然保持较高的断后延伸率(约为8.0%),其断口呈现韧性断裂特征。GOMs/TC4复合材料的主要强化机制是细晶强化和GOMs载荷传递强化。 展开更多
关键词 聚醚胺 氧化石墨烯 复合材料 强化机理 界面改性
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旋转超声加工对TiBw网状钛基复合材料表面残余应力的影响 被引量:1
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作者 董国军 郭志清 +2 位作者 代勇 赖睿达 刘荣松 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期8-13,共6页
为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料... 为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料具有网状结构和优异的高温性能,使切削热和微观相变产生的残余应力较小,磨粒机械作用产生的残余应力更大。随着超声振动的引入,磨粒高频冲击工件表面,使旋转超声加工工件表面残余应力均大于普通磨削。在主轴转速n=9000 r/min,进给速度v f=8 mm/min,加工深度a p=25μm的加工参数下,旋转超声加工工件表面存在-540 MPa的残余压应力,随着主轴转速增大,残余应力显著减小,并且残余应力的影响层深度逐渐减小。超声振动的引入增大工件表面残余压应力,提高材料抗疲劳性能。 展开更多
关键词 旋转超声加工 TiBw网状增强复合材料 残余应力
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冷喷摩擦复合增材制造制备ZrO_(2)颗粒增强钛基复合材料组织与磨损性能 被引量:1
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作者 王俣豪 乔柯 +3 位作者 张兵 王快社 王文 孙琦 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期105-112,共8页
采用冷喷涂增材制造和冷喷摩擦复合增材制造技术制备了ZrO_(2)颗粒增强钛基复合材料,使用SEM和EBSD等表征了微观组织特征,研究了模拟体液环境下的磨损性能和磨损机制。结果表明:相较于冷喷涂增材制造试样,冷喷摩擦复合增材制造试样中孔... 采用冷喷涂增材制造和冷喷摩擦复合增材制造技术制备了ZrO_(2)颗粒增强钛基复合材料,使用SEM和EBSD等表征了微观组织特征,研究了模拟体液环境下的磨损性能和磨损机制。结果表明:相较于冷喷涂增材制造试样,冷喷摩擦复合增材制造试样中孔洞缺陷消失,组织明显致密化,ZrO_(2)均匀分布于Ti基体中,试样的致密度达99.1%。冷喷摩擦复合增材制造过程中发生了连续动态再结晶,平均晶粒尺寸均匀化至2.5μm。相较冷喷涂增材制造试样,冷喷摩擦复合增材制造试样显微硬度显著提升(由221 HV 0.2提升至544 HV 0.2)。在模拟体液环境下,冷喷摩擦复合增材制造试样具有较低的磨损率(1.09×10^(-3)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)),表现出较好的耐磨性。磨粒磨损和粘着磨损是冷喷涂增材制造试样的主要磨损机制,而磨粒磨损是冷喷摩擦复合增材制造试样的主要磨损机制。 展开更多
关键词 冷喷涂 搅拌摩擦加工 复合材料 微观组织 磨损性能
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颗粒增强钛基复合材料构型化复合研究进展 被引量:1
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作者 李劭鹏 隋晓东 +5 位作者 李福 王美琦 肖山 韩远飞 吕维洁 王向明 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3563-3582,共20页
近年来以空天飞行器为代表的国家重大战略装备蓬勃发展,对轻质、高强钛基复合材料(TMCs)的需求呈高速增长趋势,并促使其向高性能化方向发展。在复合化的基础上“师法自然”,对组织进行构型化设计是提高钛基复合材料综合性能的有效途径... 近年来以空天飞行器为代表的国家重大战略装备蓬勃发展,对轻质、高强钛基复合材料(TMCs)的需求呈高速增长趋势,并促使其向高性能化方向发展。在复合化的基础上“师法自然”,对组织进行构型化设计是提高钛基复合材料综合性能的有效途径。构型化组织中软硬相间的变形协调作用与异质变形诱导的强化和应变硬化效应能够显著提升材料的加工硬化能力,并获得理想的强塑性协同效果。本文围绕材料研制的各个环节,从基元复合技术、构型化复合工艺途径、组织特征与力学性能等方面综述了钛基复合材料构型化复合的研究现状,深入讨论了构型化组织的共性特征与强韧化机理,总结了目前研究存在的问题与技术难点,并指出钛基复合材料构型化复合的未来发展方向。 展开更多
关键词 复合材料 构型化复合 微观组织 力学性能 强韧化机理
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钛基石墨烯复合材料的分散性、界面结构及力学性能 被引量:1
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作者 佘欢 时磊 董安平 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期234-241,共8页
石墨烯由于独特的结构和优异的力学、导电、润滑等性能,被认为是理想的金属基复合材料的增强体。将石墨烯作为增强体增强钛基复合材料有着巨大的应用潜力。然而,石墨烯的分散性及其与钛基体的反应是制约获得高性能石墨烯增强钛基复合材... 石墨烯由于独特的结构和优异的力学、导电、润滑等性能,被认为是理想的金属基复合材料的增强体。将石墨烯作为增强体增强钛基复合材料有着巨大的应用潜力。然而,石墨烯的分散性及其与钛基体的反应是制约获得高性能石墨烯增强钛基复合材料的难点。本文综述了钛基石墨烯复合材料的分散性、界面及力学性能的研究进展。钛基石墨烯复合材料通常采用粉末冶金法制备,石墨烯能较均匀地分散于复合材料组织中,但当石墨烯添加量过多时仍会出现团聚现象。石墨烯与钛基体易发生反应生成TiC,通过固化烧结工艺的改进、基体复合化、石墨烯表面改性以及原位自生等方法可以有效地抑制界面反应并提高界面结合力。随着石墨烯含量的增加,钛基石墨烯复合材料的压缩、拉伸强度与硬度一般呈现先增大后减小的趋势。石墨烯增强钛基复合材料的强化机制通常以载荷传递强化为主,但有些情况下由石墨烯引起的位错强化、细晶强化及奥罗万(Orowan)强化效果也较为显著。 展开更多
关键词 石墨烯 复合材料 分散性 界面 强度 强化机制
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石墨烯增强钛基复合材料研究进展 被引量:1
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作者 穆啸楠 张洪梅 王宇 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期212-221,229,共11页
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DR... 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。 展开更多
关键词 石墨烯 复合材料 制备方法 界面设计 力学行为
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深冷处理时间对激光粉末床熔化沉积TiC/TC4钛基复合材料组织演变及力学性能的影响 被引量:1
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作者 霍鹏丞 柳佶涛 +3 位作者 白培康 赵占勇 王利卿 梅晓天 《精密成形工程》 北大核心 2024年第9期123-135,共13页
目的探明不同深冷处理时间对TiC/TC4钛基复合材料组织演变及其力学性能的影响规律,分析TiC/TC4钛基复合材料在深冷环境下的使用性能。方法利用低能球磨法得到石墨烯(GNPs)/TC4复合粉末,采用激光粉末床熔化沉积法制备TiC/TC4钛基复合材料... 目的探明不同深冷处理时间对TiC/TC4钛基复合材料组织演变及其力学性能的影响规律,分析TiC/TC4钛基复合材料在深冷环境下的使用性能。方法利用低能球磨法得到石墨烯(GNPs)/TC4复合粉末,采用激光粉末床熔化沉积法制备TiC/TC4钛基复合材料,通过液氮浸泡法进行不同时间的深冷处理,然后恢复至室温进行拉伸试验。结果深冷处理过TiC/TC4钛基复合材料的拉伸强度均高于深冷处理过TC4合金的拉伸强度,断裂韧性却得到不同程度削弱。结论原位自生TiC的载荷传递作用可以增强TiC/TC4钛基复合材料在拉伸变形过程中的变形能力,使复合材料的拉伸强度得到提高;随深冷时间的持续延长,冷应力不仅会导致TC4合金原始细长针状马氏体断裂,还会驱使TiC/TC4钛基复合材料陶瓷增强相TiC发生不同程度的偏聚。此外,深冷处理后TiC/TC4钛基复合材料产生的晶格畸变现象会降低α-Ti基体一侧的应变值,使复合材料晶格畸变区域应变不均匀分布,弱化TiC/TC4钛基复合材料晶格畸变区域原子的变形协调能力,导致TiC/TC4钛基复合材料的断裂韧性值相对低。 展开更多
关键词 TiC/TC4复合材料 激光粉末床熔化沉积(LPBF) 深冷处理(DCT) 组织演变 力学性能
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非均匀构型TiB增强钛基复合材料的制备及其组织性能研究
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作者 戴昌晟 高义民 +3 位作者 缪喆宇 肖鹏 李烨飞 李强 《热加工工艺》 北大核心 2024年第23期52-59,68,共9页
本研究以Al B_(2)粉末作为硼源,以纯钛(TA1)粉末、Mo粉末为基体,通过真空热压烧结制备非均匀构型Ti B增强钛基复合材料。通过微观组织表征和力学性能测试,探讨了烧结时间和烧结温度的改变对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:烧... 本研究以Al B_(2)粉末作为硼源,以纯钛(TA1)粉末、Mo粉末为基体,通过真空热压烧结制备非均匀构型Ti B增强钛基复合材料。通过微观组织表征和力学性能测试,探讨了烧结时间和烧结温度的改变对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:烧结工艺参数的改变没有明显改变Ti B增强相的形貌和分布。随着烧结时间的延长,复合材料的致密度、晶粒尺寸增加,其抗拉强度、抗压强度和基体显微硬度先增大后减小。随着烧结温度的增加,复合材料的抗拉强度、抗压强度、基体显微硬度也增加。当烧结温度为1300℃,烧结时间为60 min时,元素扩散充分,复合材料有较高的致密度和强度,其抗拉强度、抗压强度、α-Ti基体硬度分别为922.1 MPa、1960.4 MPa、425 HV。 展开更多
关键词 复合材料 TiB增强相 热压烧结法 力学性能
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非连续增强钛基复合材料的研究现状及应用进展 被引量:1
15
作者 潘宇 况帆 路新 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期175-184,共10页
非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)较钛合金基体具有更高的强度、硬度,优异的耐磨和耐热性能,满足高新技术领域对高性能结构材料的苛刻使用要求,在航空航天、国防军工、汽车制造等领域应用前景广阔。本文针对非连续增强钛基复合材料中基... 非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)较钛合金基体具有更高的强度、硬度,优异的耐磨和耐热性能,满足高新技术领域对高性能结构材料的苛刻使用要求,在航空航天、国防军工、汽车制造等领域应用前景广阔。本文针对非连续增强钛基复合材料中基体与增强相的设计及增强相制备技术进行综述,尤其是新兴的碳纳米材料增强相以及激光增材制造技术对DRTMCs组织、性能的影响,重点总结了DRTMCs的后续热变形、热处理及多元多尺度和仿生结构复合材料设计的研究进展,介绍其工程应用的发展现状,提出了研究中的现存问题及具有潜力的发展方向,对进一步提高钛基复合材料综合性能、加快其产业化应用进程具有重要意义。 展开更多
关键词 复合材料 制备方法 增强相 热加工 强韧化机理
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预合金化粉末制备钛基复合材料研究进展
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作者 杨经纶 陈彪 李金山 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3151-3164,共14页
钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料。粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐。然而,这些工... 钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料。粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐。然而,这些工艺在增强相分布、尺寸及结构方面的局限性,使得TMCs的力学性能提升面临挑战。预合金化粉末为TMCs提供了新颖的增强相结构,可以将TiC、TiB等陶瓷颗粒细化至纳米级并均匀分布,显著细化材料,同时,还可以与一次粉末边界(PPB)网络结构结合,实现增强相的多级分布,为PM和AM工艺在优化TMCs的强塑性方面开辟新的途径。基于此背景,本文综述了利用预合金化粉末制备PM TMCs和AM TMCs的研究进展,介绍了预合金化粉末的制备工艺,并探讨了其带来的新型结构与性能优化效果。最后,总结了该工艺在当前阶段面临的突出问题,并展望了未来的研究方向和发展趋势。 展开更多
关键词 复合材料 预合金化复合材料粉末 粉末冶金 增材制造
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偏轴载荷下连续SiC纤维增强钛基复合材料的拉伸行为研究 被引量:1
17
作者 王敏涓 陈永刚 +4 位作者 齐金磊 孙光耀 王宝 黄旭 黄浩 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第8期45-53,共9页
连续SiC纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料是未来高性能动力装置的关键材料之一。针对SiCf/Ti复合材料中纤维与试样轴向载荷常存在一定偏轴角度的问题,通过室温拉伸、有限元模拟和断口表征研究了偏轴角度对SiCf/TC17复合材料力学性能和失... 连续SiC纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料是未来高性能动力装置的关键材料之一。针对SiCf/Ti复合材料中纤维与试样轴向载荷常存在一定偏轴角度的问题,通过室温拉伸、有限元模拟和断口表征研究了偏轴角度对SiCf/TC17复合材料力学性能和失效机理的影响。根据SiCf/TC17复合材料力学性能、断口形貌和应力分布可以定义一个临界偏轴角度,其数值约为1°。结果表明,随偏轴角度的增加,复合材料试样的抗拉强度下降,且当偏轴角度超过临界值时,抗拉强度下降速率增加。复合材料的失效机制与偏轴角度相关,当偏轴角度小于临界值时,试样断口由数个平坦的断面组成,纤维拔出和界面开裂程度都较低,纤维断面基本垂直于轴线,为典型的正应力断裂形貌;当偏轴角度大于临界值时,断口的起伏程度增加,纤维拔出和界面开裂现象都更加明显,部分纤维开始出现剪切断裂,表明拉剪耦合在断裂中起到重要作用。因此,对于SiCf/TC17复合材料轴向试样而言,应将纤维与试样整体的偏轴角度控制在临界值内,以获得有效的性能测试数据。 展开更多
关键词 复合材料 SIC纤维 偏轴拉伸 断口形貌 临界偏轴角度
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钛铁矿基钛铁酸钾复合材料的原位合成及其光催化性能研究 被引量:1
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作者 彭文静 吴恩辉 +7 位作者 李军 李湘 马兰 侯静 徐众 李宏 张远 刘鹏 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第6期41-49,共9页
本文以钛精矿和无水碳酸钾为原料,通过氧化焙烧工艺原位合成钛铁酸钾复合材料,并对不同焙烧温度条件下制备出的焙烧产物进行表征和光催化降解性能评价。通过XRD、XPS、UV-Vis和SEM对焙烧产物的物相组成、价态、光谱吸收和微观形貌进行... 本文以钛精矿和无水碳酸钾为原料,通过氧化焙烧工艺原位合成钛铁酸钾复合材料,并对不同焙烧温度条件下制备出的焙烧产物进行表征和光催化降解性能评价。通过XRD、XPS、UV-Vis和SEM对焙烧产物的物相组成、价态、光谱吸收和微观形貌进行表征。结果表明,氧化焙烧后焙烧产物主要由铁酸钾、钛酸钾和钛铁酸钾组成,铁酸钾和钛酸钾不均匀附着在钛铁酸钾晶体表面;铁和钛元素分别以Fe^(3+)和Ti^(4+)的形式存在。焙烧温度为750℃、850℃和950℃时,所合成的钛铁酸钾复合材料的能带间隙分别为1.25 eV、1.15 eV和1.45 eV。光催化性能测试结果显示,随着焙烧温度的增加,焙烧产物对亚甲基蓝的光催化降解性能先升高后降低,在850℃的焙烧获得的钛铁酸钾复合材料达到最优,其降解率值可达98.3%;甲基橙作为污染物时,随着焙烧温度增加,焙烧产物降解效果越好,1000℃时其降解率值为56.6%。 展开更多
关键词 精矿 铁酸钾 原位氧化 铁矿铁酸钾复合材料 光催化降解
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连续SiC纤维增强Ti60复合材料的热等静压致密化及热应力分布
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作者 黄靖翔 黄浩 +3 位作者 周文龙 王敏涓 陈国清 付雪松 《航空制造技术》 北大核心 2025年第1期101-109,共9页
利用ABAQUS有限元模拟软件对SiC/Ti60复合材料热等静压(HIP)过程进行仿真,建立了纤维体积分数为25%的SiCf/Ti60复合材料代表性体积单元(RVE)模型,分析复合材料热等静压致密化过程及残余应力分布特征。分析结果表明,复合材料的塑性变形... 利用ABAQUS有限元模拟软件对SiC/Ti60复合材料热等静压(HIP)过程进行仿真,建立了纤维体积分数为25%的SiCf/Ti60复合材料代表性体积单元(RVE)模型,分析复合材料热等静压致密化过程及残余应力分布特征。分析结果表明,复合材料的塑性变形及致密化主要发生在保温保压阶段,界面层的热残余应力特征与钛合金基体和SiC纤维存在显著差异。界面层中的TiC反应层的周向应力较SiC纤维出现应力突变,压应力值增加205 MPa左右。C涂层和TiC界面层上的轴向应力接近于0,降低了SiC纤维(压应力)与基体(拉应力)间的应力梯度。复合材料中的C层厚度会影响界面层热残余应力,当C层厚度从1.5μm增大到2.5μm时,界面层及周边区域的径向应力减小了7 MPa,TiC界面层上的周向应力减小了20 MPa。提高热等静压保温温度能够增强致密化效果,但是会使界面层及附近区域的残余应力略有增大。 展开更多
关键词 复合材料(tmcs) 热等静压(HIP) 界面层 残余应力 仿真
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(TiB+TiC+Y_(2)O_(3))/α-Ti复合材料高温拉伸性能及蠕变行为研究
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作者 汪熹澄 郑云飞 +3 位作者 杨建辉 肖树龙 徐丽娟 田竟 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第4期1-13,共13页
采用真空感应熔炼方法制备了(TiB+TiC+Y_(2)O_(3))/α-Ti复合材料及其对应的基体合金,通过XRD、SEM、TEM等表征手段研究了两种材料的组织和性能。结果表明:基体合金显微组织为粗大的魏氏组织,复合材料为典型的网篮状组织并有少量等轴α... 采用真空感应熔炼方法制备了(TiB+TiC+Y_(2)O_(3))/α-Ti复合材料及其对应的基体合金,通过XRD、SEM、TEM等表征手段研究了两种材料的组织和性能。结果表明:基体合金显微组织为粗大的魏氏组织,复合材料为典型的网篮状组织并有少量等轴α相生成。增强相的引入使钛基复合材料的极限抗拉强度及蠕变抗力得到了显著提高。与基体合金相比,650℃时的复合材料的高温拉伸性能提高了约170MPa,蠕变寿命最高提升了348%,最小蠕变速率可以下降一个数量级,展示出极佳的强化效果。对于基体合金,蠕变过程中位错运动主要受α/β界面限制;而对于复合材料,增强相具有良好的承载强化作用,在其周围形成了高密度位错区,并促进了硅化物的析出,进而有效改善了材料的抗蠕变性能。本文的研究结果可为混杂增强钛基复合材料的发展和应用提供一定的指导和借鉴。 展开更多
关键词 复合材料 显微组织 拉伸性能 蠕变行为 硅化物
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