异构结构纳米金刚石/钛基复合材料的微观组织与力学性能

叶灿，张法明

异构结构纳米金刚石/钛基复合材料的微观组织与力学性能

叶灿，张法明

（东南大学 江苏省先进金属材料与高技术研究重点实验室，南京 211189）

探究不同粗细晶比例的异构结构对纳米金刚石/钛基复合材料的物相组成、组织结构及力学性能的影响。首先利用低能与高能球磨机进行粉末混合，接着利用放电等离子烧结技术对复合材料进行制备，最后采用金相显微镜、XRD、SEM、TEM、显微硬度计、材料力学电子万能试验机对复合材料的形貌、成分及力学性能进行分析。复合材料中有纳米TiC相形成，微观组织中形成了细/粗晶的异构结构和增强相的成分浓度梯度分布；随着细晶比例的逐渐增加，硬度和强度都逐渐增强，硬度最高可达382HV，拉伸屈服强度最高可达1017 MPa，塑性为17.8%。添加的增强相纳米金刚石和异构结构的设计，使复合材料的硬度、强度得到了显著提高，而塑性损失很小。异构结构的钛基复合材料具有优异的强度和塑性的组合。强韧化机理为可控非均匀分布的纳米金刚石和TiC增强相对位错运动的阻碍和钉扎机制。

异构结构；机械球磨；放电等离子烧结技术；钛基复合材料

钛合金具有高强度、低密度、耐热、耐蚀、抗弹性和成形加工性良好的特性[1—3]，被广泛应用于航空、航天、生物医学等工程领域[4]。研究最深入、应用最广泛的是Ti-6Al-4V合金[4—5]，即TC4合金，其属于+型钛合金[4]，具有良好的耐蚀性和优异的综合力学性能，可在300～350 ℃高温下使用，已经被应用于高强度航天飞行器的压力容器、仓体、紧固件、结构件等方面，同时也大量用于其他各工业行业中，目前占钛合金总产量的一半以上。……