Al含量及SiC预处理对SiCp/Ti基复合材料组织与性能的影响

• 作 者: 陈丹丹
• 机 构: 南京航空航天大学
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 钛基复合材料 空心阴极烧结 SiC预处理 Al含量 微观组织 性能测试

钛基复合材料因其较高的比强度、比模量以及良好的高温性能等优点而得到广泛的应用。但是，由于该类材料一般都是在较高温度下制备，增强相与基体之间将会发生不同程度的界面反应而形成不同的界面结构，而且界面反应往往比较严重将直接影响复合材料的性能。大量研究显示，Al及增强相的预处理均可阻碍界面反应，从而达到改善材料组织和性能的目的。因此，本课题通过空心阴极烧结的方法制备SiCp/Ti基复合材料，重点研究Al含量及SiC预处理对Ti基复合材料组织和性能的影响。　　
在广泛查阅国内外文献及调研的基础上，首先确定了本课题整体研究内容、研究目标和实施的具体方案，其次设计并制各出了不同成分的SiCp/Ti基复合材料，最后分别对其微观组织、形貌及相关性能进行分析、检测与表征。结果表明，Al的加入起到了促进烧结的作用，提高了Ti3SiC2的含量，但同时会导致材料致密度的下降从而影响材料的性能，未添加Al时材料的致密度为98.5％、抗弯强度454.6MPa、硬度52HRC，添加Al后的材料其致密度降为90.6％～95.9％之间、抗弯强度降为290.9～402.7MPa、而硬度保持在50HRC～53.5HRC之间；随着烧结时间的延长，SiCp/Ti基复合材料的致密度增大、气孔减少，抗弯强度亦越来越大；对比SiC增强相经200～800℃间不同温度预处理后对材料性能的影响发现，增强相经600℃预处理时性能最好；在增强相最佳预处理条件下研究不同Al含量对材料组织和性能的影响时发现，预处理后制得的材料并未形成新的相，但是与未经预处理制备的材料相比其性能均有所提高，抗弯强度介于338.1～416.4MPa之间，硬度在51HRC～55.5HRC之间；抗弯断口分析表明，SiC未处理时，断裂过程中增强相极易出现脱粘，SiC经600℃预处理后，断口处增强相出现断裂，说明预处理增强了材料的界面结合；氧化试验表明，未添加Al时SiCp/Ti基复合材料的氧化增重最小，但是对于所有含Al材料来说，随着Al含量的增多，材料的抗氧化性增强，而在Al含量相同条件下SiC经预处理后材料的抗氧化性提高。