發(fā)布時間：2017-05-19 05:14

  本文關(guān)鍵詞：碳纖維增強鈦基復(fù)合材料的界面與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著當(dāng)代高新技術(shù)對材料高性能的需求愈加迫切,綜合性能優(yōu)異的鈦基復(fù)合材料材料得到很好的發(fā)展,它高比強度、比剛度、優(yōu)良的耐腐蝕性和高溫抗蠕變性等特點,存在巨大的研究和應(yīng)用潛力。C-Ti反應(yīng)體系成本低,原位生成的TiC增強相熔點高,與鈦兼容性良好,可大大提高基體性能�，F(xiàn)有研究多集中于TiC顆粒增強鈦基合金,而利用碳纖維的單向有序形態(tài),原位生成碳化鈦纖維增強鈦材料是一種新的研究方向。已有研究者制備TiC短纖維增韌鈦基復(fù)合材料,成功改善了材料性能。若能通過合成TiC纖維或TiC類纖維結(jié)構(gòu),增強基體材料性能,將對降低纖維增強鈦基復(fù)合材料的制備成本、生產(chǎn)周期以及增強鈦材料性能有重要意義。本文基于以碳纖維作為導(dǎo)向合成碳化鈦纖維增強材料的研究構(gòu)想,采用氬氣保護常壓燒結(jié)的制備方法,制備α-Ti與碳纖維復(fù)合材料樣品,使用掃描電子顯微觀察分析、成分分析、物相分析等方法,研究主要結(jié)果如下:(1)在C纖維和純Ti混合燒結(jié)過程中,反應(yīng)擴散生成TiC,形成TiC類纖維體:(1)纖維表層高活性C與鈦基體界面生成TiC;(2)C纖維局部C原子向基體擴散為主生成TiC層;(3)碳纖維致密結(jié)構(gòu)破壞,C原子和Ti原子通過TiC富集區(qū)相互擴散,最終使碳纖維轉(zhuǎn)化成TiC的類纖維體。(2)溫度升高,反應(yīng)深度增加,CF表面的TiC殼層發(fā)生變化:附著的TiC細小顆粒層→疏松花絮狀TiC→致密光滑的TiC殼層→具有顯著顆粒構(gòu)成的不均勻TiC殼層→TiC類纖維體。1500℃燒結(jié)TiC顆粒粗大化傾向增大,TiC殼層厚度不均勻,甚至無法構(gòu)成環(huán)形殼層就與類纖維TiC或TiC成片區(qū)域“焊合”。類纖維狀TiC生長成“片層”的TiC富集區(qū),1350℃、1450℃、1500℃下燒結(jié)的試樣的TiC富集區(qū)的寬度分別約為15μm、20μm、35μm。(3)與纖維鋪層相比,碳纖維球磨或短切與鈦粉混合,在較低溫度下燒結(jié)便可使碳纖維徹底轉(zhuǎn)化,分別生成均勻彌散分布的粒狀TiC、類短纖維狀TiC。(4)碳纖維鍍鎳提高了纖維與鈦基體的結(jié)合效果,減少了間隙缺陷。燒結(jié)初期,鍍鎳層阻礙Ti/C原子的擴散反應(yīng),當(dāng)達到一定燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間后,鍍層大大消耗,碳纖維發(fā)生再結(jié)晶,纖維致密結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞,促進了C對外擴散及Ti、Ni向其內(nèi)部擴散填補空穴生成TiC。升高溫度,碳纖維內(nèi)部疏松雜亂嚴(yán)重,反應(yīng)劇烈,纖維表面生成的“TiC層”的TiC顆粒粗大化。
【關(guān)鍵詞】：α-Ti 碳纖維 TiC纖維 燒結(jié) 鍍鎳
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 課題的研究背景及意義8-9
• 1.2 鈦、鈦合金及鈦基復(fù)合材料概述9-14
• 1.2.1 鈦及鈦合金概述9-10
• 1.2.2 鈦及鈦合金的研究與應(yīng)用10-12
• 1.2.3 鈦基復(fù)合材料的研究與應(yīng)用12-14
• 1.3 碳纖維概述14-19
• 1.3.1 碳纖維的制備14-15
• 1.3.2 碳纖維的結(jié)構(gòu)與表面改性15-17
• 1.3.3 常見幾種碳纖維增強復(fù)合材料17-19
• 1.4 碳纖維增強鈦基復(fù)合材料探究19-20
• 1.5 本文的研究內(nèi)容20-21
• 第二章 實驗內(nèi)容與方案21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗材料21-22
• 2.3 制樣設(shè)備22-24
• 2.3.1 模具22-23
• 2.3.2 壓型與燒結(jié)設(shè)備23-24
• 2.4 實驗方法24-28
• 2.4.1 實驗工藝流程24
• 2.4.2 壓型與燒結(jié)24-26
• 2.4.3 成分與形貌分析實驗26-27
• 2.4.4 金相實驗27
• 2.4.5 性能檢測27-28
• 第三章 碳纖維增強純鈦的實驗研究28-39
• 3.1 Ti-C體系的熱力學(xué)與TiC的生長28-30
• 3.1.1 Ti-C體系的熱力學(xué)條件28-29
• 3.1.2 TiC的生長與形態(tài)29-30
• 3.2 反應(yīng)機理30
• 3.3 成分與物相分析30-32
• 3.4 不同燒結(jié)溫度下的產(chǎn)物與形貌演變32-38
• 3.4.1 截面產(chǎn)物與形貌演變32-35
• 3.4.2 縱向產(chǎn)物與形貌演變35-38
• 3.5 小結(jié)38-39
• 第四章 工藝參數(shù)對樣品組織與性能的影響39-45
• 4.1 不同纖維形態(tài)下的TiC形成39
• 4.2 不同燒結(jié)溫度下的組織形態(tài)39-41
• 4.3 復(fù)合材料樣品的性能41-44
• 4.3.1 致密度檢測41-43
• 4.3.2 顯微硬度檢測43-44
• 4.4 小結(jié)44-45
• 第五章 鍍鎳碳纖維增強純鈦復(fù)合材料的制備45-52
• 5.1 碳纖維鍍鎳工藝45-46
• 5.2 反應(yīng)機理研究46-47
• 5.3 產(chǎn)物與形貌分析47-49
• 5.3.1 物相分析47-48
• 5.3.2 成分與形貌分析48-49
• 5.4 鍍鎳層對TiC合成的影響分析49-51
• 5.4.1 組織與形態(tài)分析49-50
• 5.4.2 鍍鎳層對TiC合成的影響分析50-51
• 5.5 小結(jié)51-52
• 第六章 結(jié)論52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-60
• 作者簡介60
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果60

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