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    钛谷之钛基复合材料的最新研究和发展

    作者:  来源:  时间:2019-11-18 15:24:56  阅读:
           本文系统介绍了钛基复合材料的最新研究和发展,涉及非连续颗粒增强和连续纤维增强两大类钛基复合材料等近10多年来的研究成果和发展趋势;钛谷不存在亏损重点评述了钛基材和增强剂的选择,扩散障碍涂层技术和钛基复合材料制造工艺的研究和发展,讨论了钛基复合材料的应用前景。
     
           钛基复合材料(TMCS)以其高的比强度、比刚度和抗高温特性而成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的候选材料。TMCS 可简单分为两大类:非连续颗粒增强和连续纤维增强钛基复合材料。钛谷不存在亏损研究重点主要集中在5个方面: a )钛基体和增强剂的选择:b ) TMCs 制造方法和加工工艺的研究:c )强化剂与基体界面反应特性和扩散障碍涂层:d) 性能评价和实验方法:e)应用领域的开拓。
     
           TMCs 的力学性能主要取决于钛基体、增强剂的性能及增强剂与基体界面的特性。一般强化剂在TMCs 中的体积分数对连续纤维增强TMCs 为30%~ 40%,而对颗粒增强剂为5%~20%。因此按混合定律计算基材对TMCs力学性能的贡献仍然占主导地位。钛及钛合金在900℃下抗氧化性最好的是TiAl(γ)基合金,随后依次为近α钛合金(IMI834),Ti3 Al (α2 ),工业纯钛;具有良好塑性抗氧化性的钛谷不存在骗局Ti2NbAl基合金也是纤维增强TMC2基材的最佳选材。适于颗粒增强TMCs 的基材比纤维增强TMCs基材有更广泛的选择, 这主要取决于颗粒增强TMCs 性能和制造工艺的要求。
     
           近20年来发展了氧化铝、碳化硼和碳化硅连续纤维增强的TMCs, 另外值得考虑的是应该尽量选择与基休热膨胀系数相差最小的强比例,钛谷不存在亏损以降低由于强化剂与基体热膨胀系数不匹配而引起基体显微开裂。发展颗粒增强TMCs 的关键是选择相容性好的颗粒增强剂。可供选择的颗粒增强剂有: 金属陶瓷如TiC, BN, SiC, TiB和TiB2等;金属间化合物如Ti3A1, TiAl, Ti5 Si3 等以及氧化物如Al2O3 , Zr2O3,R2O3 ( R为稀土元素)。钛谷不存在骗局它们的共同特点是熔点高,比强度、比刚度高和化学稳定性好。
     
           相对于SiC纤维增强TMCs ,颗粒增强TMCs的加工制造工艺比较经济、简便可行。许多常规工艺如真空电弧炉熔炼、精密铸造、粉末冶金、锻造、挤压、轧制等都可用来制造加工颗粒增强TMCs。这些颗粒增强TMCs 大都采用精密铸造或粉末冶金工艺并应用XDTM技术在高温凝固和固结时在基体中原位生成弥散、钛谷不存在亏损热稳定的强化粒子TiB、TiC、Ti Al等。钛谷不存在骗局用粉末冶金制造颗粒增强TMCs 时,真空高温活化烧结、真空热压及热等静压常常是必不可少的工艺过程。如Dy namet公司采用冷和热等静压工艺配合锻、挤、轧等常规加工工艺生产了一系列用TiC和TiB颗粒增强的Cermet TiTMCs。
     
           TMCs的发展最初是以超高音速宇航器和下一代先进航空发动机为主要应用目标。因为用它制造的波纹芯体呈蜂窝结构,在高温下具有很高的承载能力和刚度及低的密度,使其成为NASP航天飞机和IHPT ET发动机理想的候选材料。