TiB2-Ti-6Al-4V復合粉體包套熱擠壓工藝研究.pdf

1、鈦基復合材料具有質輕、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點，擁有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應用前景，但是制備工藝復雜、生產成本高、塑性變形困難等缺點嚴重限制了其更廣泛的應用。因此，尋求低成本、高效率、設備簡單的制備工藝，將有利于促進鈦基復合材料的發(fā)展和應用。為此，本文以2.6wt.％ TiB2/Ti-6Al-4V復合粉體為研究對象，探索了大顆粒Ti-6Al-4V粉末和小顆粒TiB2粉末的低能球磨工藝，系統(tǒng)研究了預燒結+包套熱擠壓工藝(擠壓比10.56:1)

2、對復合材料組織及性能的綜合影響，成功制備出Φ12×220mm的TiBw/Ti-6Al-4V復合材料棒材，并進一步深入研究了固溶時效熱處理對復合材料組織及性能的影響。
　　通過低能球磨混粉工藝的研究發(fā)現：隨著球磨轉速的降低，基體Ti-6Al-4V顆粒的圓整度越好，隨球磨時間的延長，Ti-6Al-4V顆粒和TiB2顆粒之間粘合越好。結合SEM和XRD分析，當轉速為100r/min，時間為8h時，可達到后期制備塑性優(yōu)異、增強相呈準連續(xù)網

3、狀的鈦基復合材料的要求。
　　系統(tǒng)地研究了預燒結工藝對包套熱擠壓工藝制備TiBw/Ti-6Al-4V復合材料棒材組織及性能的影響。選取預燒結溫度范圍為900~1200℃，預燒結時間為0.5~2.0h。隨預燒結溫度升高，組織內部的孔洞、裂縫等宏觀缺陷逐漸消失、界面焊合逐漸增強，復合材料的抗拉強度和延伸率逐漸增加。當預燒結溫度達到1100℃時，TiB晶須生長，抗拉強度和延伸率分別達到1343MPa和3.64%。固定預燒結溫度為1100

4、℃，將預燒結時間延長至1.0h、2.0h時，復合材料抗拉強度分別為1347MPa、1351MPa，延伸率分別為4.51%、4.88%。溫度升高到1200℃時，擠壓過程中包套發(fā)生破裂。最終選擇的預燒結工藝為1100℃/0.5h。
　　選用固溶時效熱處理作為擠壓態(tài)TiBw/Ti-6Al-4V復合材料熱處理工藝。研究固溶溫度為950~1100℃，時效溫度范圍為400~700℃。結果表明：隨固溶溫度升高，組織中初生α相含量減少，原始β晶粒

5、粗化。當固溶溫度升高到1000℃以上時，α完全轉變?yōu)棣拢慊鸷笕繛轳R氏體。復合材料的抗拉強度隨固溶溫度的升高先增加后減小。在時效過程中，淬火馬氏體逐漸分解成次生的細小彌散的α+β組織。隨時效溫度升高，材料的抗拉強度降低，塑性增加，當時效溫度達到700℃時，材料發(fā)生過時效，抗拉強度下降到1289MPa，延伸率升高到6.5%。經1000℃固溶+600℃時效后的復合材料在500℃的抗拉強度達到1107MPa，延伸率達到14.88%，顯著提高