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在颗粒增强钛基复合材料中,增强体颗粒的大小和分布状态对复合材料的综合性能有着非常大的影响。本文以纳米金刚石粉末为碳源,纯钛为基体,利用放电等离子烧结技术(SPS)通过原位自生反应制备TiC颗粒增强钛基复合材料。改变纳米金刚石体积分数获得不同增强体含量的TiC/Ti复合材料。调整球磨工艺和烧结工艺获得不同制备工艺下的TiC/Ti复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)电子背散射衍射分析技术(EBSD)对TiC/Ti复合材料中物相、增强体形态与分布、基体组织及裂纹扩展行为进行分析,采用室温拉伸和室温压缩对不同状态TiC/Ti复合材料的力学性能进行测试,对不同尺寸增强体的强化机制进行了分析,并研究了后续的轧制对材料组织和性能的影响。(1)研究球磨工艺对复合材料微观组织力学性能的影响。采用相同的原料以及烧结工艺、不同的球磨工艺,制备出了不同增强体尺寸的TiC/Ti复合材料。在球磨机转速较小时,纳米金刚石的分散效果较好,复合材料中TiC尺寸较小,随着球磨机转速的提高,纳米金刚石团聚加剧,复合材料中增强体尺寸增大,材料塑性下降,复合材料的强度提高;而在球磨机转速保持不变的情况下,增加球磨时间会加剧纳米金刚石的团聚,故而减少球磨时间可以有效减小复合材料中TiC的颗粒尺寸,提高材料的塑性。(2)研究增强相提及含量对复合材料微观组织和性能的影响。采用相同的混粉工艺和烧结工艺,纳米金刚石体积分数分别为0.2%、0.4%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%,制备不同增强体含量的TiC/Ti复合材料。纳米金刚石粉末的体积分数对于材料的增强体形貌有很大的影响。当纳米金刚体积分数小于0.6%时,Ti C/Ti复合材料中的增强体颗粒尺寸较小且弥散分布。当纳米金刚石体积分数大于0.6%时,TiC/Ti复合材料中尺寸大于3.2?m的增强体颗粒的比例增大,且其比例随着纳米金刚石体积分数的增大而增加。当纳米金刚石体积分数由0.2%增加到0.6%时,材料的抗拉强度随之增大,复合材料的抗拉强度在纳米金刚石的体积为0.6%vol时达到673MPa,继续增大纳米金刚石的含量,钛基复合材料的抗拉强度并没有持续增大,而是在680MPa左右波动。而复合材料的延伸率,在纳米金刚石含量小于0.6%vol时,材料的延伸率比较稳定,保持在25%左右,继续增大纳米金刚石的含量,材料的延伸率急剧变小。(3)研究烧结温度和炸制工艺对复合材料微观组织和力学性能的影响。烧结温度过低的情况下会使得TiC/Ti复合材料的致密度较小,材料中存在着大量的孔隙。孔隙的存在使得材料的塑性很差而强度较高。提高烧结温度,材料烧结致密,其强度有所下降而塑性大幅度提高,继续提高烧结温度,材料的致密度稍有提高,其塑性和强度也有一定程度的增强。轧制过程中由于变形不协调产生应力集中会使得大尺寸增强体颗粒破碎,并随着轧制过程中基体的流动而弥散分布。轧制使得材料中产生大量的细小晶粒,发生了晶粒细化。同时晶粒在轧制过程中发生了转动,密排六方的[0001]轴转动到了与样品平面垂直的方向。并且轧制过程中产生了位错重排,生成了大量的亚晶界,使得材料晶粒中出现了亚晶。TiC/Ti复合材料经过轧制之后,材料准静态拉伸抗拉强度和延伸率均有提高。故轧制可以同时提高材料的强度和塑性。