原位生成TiBwTi复合材料的微观组织及高温压缩变形过程的演化规律MicrostructureoftheinSituTiBwTiCompositeanditsEvolutionDuringHotDeformation张杰,翟瑾蕃(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001ZHANG激e,ZHAI激n2fan(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China摘要:用粉末冶金原位合成法制备了TiB晶须增强钛基复合材料。利用扫描电镜和X射线衍射方法对经挤压变形后复合材料的微观结构进行了分析,在复合材料中观察到反应生成的TiB晶须。复合材料经过热挤压变形后,TiB晶须沿挤压方向定向排列。对挤压态TiBwTi复合材料进行高温压缩变形,TiB晶须在热压缩变形过程中发生转动或折断现象,变形温度越低,晶须折断现象越严重。关键词:TiB;钛合金;复合材料;热压缩:TB332文献标识码:A:100124381(20020820010203Abstract:TiBwhiskerreinforcedTicompositewasfabricatedinsitubypowdermetallurgyusingTiandpowder1ThemicrostructureofthehotextrudedcompositeswasexaminedbymeansofSEMandX2rayDiffractometer1Asareactant,theTiBwhiskerwasformedinthecomposite,andmostofthewhiskerswereorientedintheextrudeddirectionafterhotextrusion1Aftercompressivedefor2mation,theTiBwhiskersrotate,leadingtothebreakageofsomewhiskers1Therotationandbreakageofthewhiskersbecomemoreseriouswithdecreasingdeformationtemperature1Keywords:titaniumboride;titaniumalloy;composite;hotcompression---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---钛基复合材料因其具有高比强度、高比模量和耐高温性能,在航天、航空、汽车等工业领域有广泛的应用前景。原位生成法制造钛基复合材料是通过加入能生成第二相颗粒的元素,如B、C、Zr、稀土金属等,这些微合金化添加剂能在熔炼过程中生成细小、稳定的增强相,来提高复合材料的性能。研究表明[1-4],原位生成法由于制造工艺简单,新生成的增强相晶体完整性好,表面无污染,与基体的结合性好而成为制造钛基复合材料的重要方法。本文研究了原位生成TiBwTi复合材料的微观组织及高温变形后的微观组织变化规律。1实验材料与方法采用60Λm的Ti粉末(纯度98%和2Λm的B粉末(纯度98%,Ti和B粉的配比按原位形成15%TiB(体积百分数混合。用双轴旋转混粉机机械混粉24h,混合均匀后,冷压到理论致密度的70%。在真空热压炉中加热除气,温度达到1250℃后开始加压并保持015h,制备出原位合成TiBwTi复合材料。复合材料热压锭在1100℃以181∶的挤压比进行挤压成棒材。沿挤压棒的纵向切取<8mm×12mm的圆柱形热压缩试样(见图1,在Gleeble21500热力模拟试验机上以1×10-4s-1的应变速率进行不同变形温度的热压缩实验,变形量为20%。在金相显微镜和扫描电镜下观察了变形前后的微观组织,并利用X射线衍射方法分析了增强体的结构---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---。图1热压缩试验取样示意图Fig11Specimensforhotcompressivetests01材料工程2002年8期2结果与讨论图2为复合材料在垂直和平行于挤压方向的金相照片。由图可见,材料经过181∶的热挤压变形后,原本随机分布的增强体发生了定向排列。在垂直于挤压方向的横截面上分布着细小的粒子,其直径约为1Λm(图2a,这些粒子实际上是增强体的横截面。在平行于挤压方向上,增强体为长针状,其长度约为20Λm(图2b。从所形成的增强体尺寸和长径比来看,可以认为TiB增强体为晶须。图2挤压棒材的显微组织(a横截面组织;(b纵截面组织---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---ig12Microstructureoftheextrudedcomposite(atransversesection;(blongitudinalsection钛在高温下可与硼发生反应,生成TiXB。通过添加适当含量的硼粉到钛粉中,在高温下使其发生化学反应,在钛合金中原位生成TiB2,TiB,其反应式为:Ti+B=TiB(1Ti+2B=TiB2(2事实上利用原位反应的方法不能合成TiB2增强的钛基复合材料。这可能与存在过量的钛有关,过量的钛使TiB2不能稳定存在于钛合金中。过量的钛与TiB2的反应式为:Ti+TiB2=2TiB(3所生成的TiB为B27...