铸态(TiB+TiC) T...材料高温拉伸性能及蠕变行为 徐丽娟.pdf

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中国有色金属
摘 要：通过 XRD、SEM、TEM 等表征手段研究(TiB+TiC)/Ti1100 复合材料的铸态显微组织、高温拉伸性
能和高温蠕变行为。结果表明，(TiB+TiC)/Ti1100 复合材料铸态下为网篮组织，通过 B4C、C 和 Ti 的反应原
位生成了晶须状的 TiB 和等轴状的 TiC。随着温度的提升，(TiB+TiC)/Ti1100 复合材料的极限抗拉强度从 766
MPa 降低至 511 MPa。(TiB+TiC)/Ti1100 复 合 材 料 的 稳 态 蠕 变 速 率 随 温 度 和 应 力 的 升 高 而 降 低 。
(TiB+TiC)/Ti1100 复合材料的应力指数和激活能分别为 和 kJ/mol，结合蠕变后的变形区域组织，可
以确定该材料的蠕变过程主要受位错滑移控制。α/β 界面是位错滑移的主要障碍，同时 TiB、TiC 和硅化物也
阻碍着位错的运动。蠕变后 β 相发生较大程度的溶解，降低了 α/β 界面对位错的阻碍效果。增强相特别是
TiB 可以通过承载作用，降低了 β 相周围的应力集中从而抑制了 β 相的溶解。
关键词：钛基复合材料；Ti1100；蠕变行为；蠕变机制
中图分类号： 文献标志码：A

钛基复合材料具有高比强度、比模量，优异的耐高温及耐腐蚀性能等优点，相比于高温
钛合金，在航空航天以及武器装备领域获得了更广泛的应用[1]。例如在汽车工业领域，日本
丰田制备的 TiB/Ti---- 材料已应用到汽车零部件上[2]；航天领域中，美国
国防部在 NASP 及 IHPTET 项目支持下建立了 SiC 纤维增强复合材料生产线，已为宇航飞机
提供了机翼、机身蒙皮、支撑梁及发动机的轴、空心风扇叶片、压缩机等构件[3]。复合材料
的基体和增强相的选择尤为重要，而基体由于占复合材料体积分数最大，所以基体的性能决
定了复合材料的综合性能。在各种钛合金基体中，近 α 型钛合金的应用最广泛，这种钛合金
具有较高的抗蠕变性能以及较高的强度。美国的 Ti1100 合金是典型的近 α 型钛合金，拥有较
高的蠕变抗性[4]。在众多增强相中，TiB 和 TiC 被认为是最佳的增强相，它们熔点高，与钛基
体相容性好，不发生界面反应，同时与基体具有相近的密度、泊松比和热膨胀系数[5]。Qi[6]
等通过熔铸法及后续的热处理制备了 8vol.%TiC/Ti--2Zr--