Cr含量对(TiB_w+TiC_p)/(Ti-4.0Fe-7.3Mo-xCr)复合材料组织及性能的影响

摘要

钛合金因其优异的强韧性是具有广泛应用背景的轻质材料,但其硬度较低导致耐磨性较差,限制了其作为结构部件的应用。利用Cr3C2,B4C和石墨粉体之间的原位反应,制备了增强相体积分数为10%,TiC和TiB摩尔比1∶1的(TiBw+TiCp)/(Ti-4.0Fe-7.3Mo-xCr)系钛合金基复合材料。混合粉料采用热压烧结方法在20 MPa压力,氩气气氛保护,1300℃条件下保温1 h进行制备。并对复合材料的微观组织结构和力学性能进行了研究。研究表明,通过控制Cr3C2,B4C和C的含量配比,改变以Cr3C2引入的Cr含量对基体和增强相均有影响。复合材料基体由α-Ti和β-Ti两相组成,随Cr3C2引入的Cr含量的增加,β-Ti的含量增加。并且当Cr3C2形式引入的Cr含量由2.2%增加到5.2%时,复合材料的强度得到显著提高,最高可达到908.7 MPa,但其杨氏模量从170 GPa下降到150 GPa,而复合材料的洛氏硬度HRC稳定保持在55,大大高于基体合金。并且Cr3C2的引入也影响着复合材料中原位合成的TiBw与TiCp增强相的分布位置和形态。随由Cr3C2的引入Cr含量增加,TiB晶须的长径比提高,TiC颗粒的粒度细化,对复合材料的强度和韧性起到强化作用。