微波燒結制備鈦基復合材料及表面微弧氧化改性研究.pdf

1、鈦基復合材料因具有優(yōu)異的室溫和高溫力學性能等，被廣泛應用于航空、航天及民用等多個工業(yè)領域。為了進一步研究不同增強相對鈦基復合材料組織和性能的影響，并進一步改善其表面性能，本文采用粉末冶金結合微波燒結技術制備了TiC/Ti6Al4V和石墨烯/Ti6Al4V復合材料。研究了微波燒結溫度、TiC含量對TiC/Ti6Al4V組織與力學性能、耐磨性和抗氧化性的影響，同時采用微弧氧化表面改性技術，進一步提高了TiC/Ti6Al4V復合材料的耐磨性和

2、抗氧化性，分析了電解液組分和TiC含量對微弧氧化膜層的顯微結構和性能的影響。最后研究了石墨烯作為新型增強相對鈦基復合材料組織和性能的影響以及存在的一些問題。
　　研究結果表明，微波燒結制備的TiC/Ti6Al4V復合材料由基體ɑ-Ti+β-Ti和TiC相組成，基體(ɑ-Ti+β-Ti)兩相為等軸組織結構，TiC相內(nèi)部處于缺C狀態(tài)。隨著燒結溫度或者TiC含量的增加，TiC/Ti6Al4V復合材料的致密度、基體硬度、室溫壓縮強度均提高

3、，得到最佳燒結工藝為燒結溫度1200℃和TiC含量為15wt.％時，分別達到98.01%、661HV0.1、1789MPa。在摩擦副為GCr15或ZrO2時，復合材料的體積磨損率較基體均有不同程度的減小。隨著氧化溫度的增加， TiC/Ti6Al4V復合材料的氧化規(guī)律由拋物線型轉變?yōu)橹本€型，增加復合材料中TiC含量可以增大氧化激活能，減小氧化物粒徑，TiC/Ti6Al4V復合材料的抗氧化性能也越好。
　　采用NaH2PO2+Na2S

4、iO3電解液，可以在TiC/Ti6Al4V復合材料表面制備出主要由銳鈦礦TiO2相組成的微弧氧化膜層，其耐磨性較好、腐蝕電流密度較復合材料基體低2個數(shù)量級。TiC/Ti6Al4V復合材料表面微弧氧化膜可以進一步提高復合材料高溫抗氧化性能，但是隨著TiC含量的增加，TiC/Ti6Al4V復合材料表面的微弧氧化膜層在高溫下剝落較快。
　　石墨烯作為增強相時，隨著燒結溫度的升高，石墨烯易與Ti界面反應產(chǎn)生細小的TiC顆粒，石墨烯/Ti6