文档介绍：图书分类号: TB333 学校代码: 10213 .:620 密级:公开工学硕士学位论文 SiC f/Ti 基复合材料界面的研究硕士研究生: 杜赵新导师: 刘志光教授申请学位: 工学硕士学科: 材料加工工程所在单位: 材料科学与工程学院答辩日期: 2009 年 6 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index: TB333 : 620 Dissertation for the Master Degree in Engineering STUDY ON INTERFACE OF SIC FIBER RENINFORCED TITANIUM MATRIX COPMPOSITES Candidate : Du Zhaoxin Supervisor : Prof. Liu Zhiguang Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Materials Processing Engineering Affiliation : School of Materials Science and Engineering Date of Defence : June, 2009 Degree-Conferri ng-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 I 摘要 SiC 连续纤维增强 Ti 基复合材料( TMC )的比强度和比刚度高、使用温度高、疲劳和蠕变性能好、减重效果显著,在航空发动机上有广阔的应用前景。由于 Ti 的化学活性大,在复合材料的 SiC 纤维/Ti 界面处仍存在着严重的界面反应,极大的损害 SiC/Ti 基复合材料的力学性能,制备工艺对复合材料的性能也有很大影响。本文通过扫描电镜、 X 射线衍射和电子背散射等分析手段,对用 FFF 法制备的以 Ti-6Al-4V 合金以及 Ti 基体复合材料的界面反应以及性能影响因素进行了分析;本文还对液态复合工艺制备 SiC 连续纤维增强 Ti 基复合材料进行了探索研究。该实验所用纤维为国防科技大学提供的细纤维和西北工业大学提供的粗纤维, 利用扫描电镜观察分析了复合材料的界面反应与断口形貌, 发现由 FFF 法制备的复合材料中无涂层纤维与基体之间、基体与涂层之间有明显的界面反应层, SiC 纤维中的元素向基体扩散,在界面生成脆性产物,加大了界面的脆性,使材料呈现脆性断裂。在复合材料中还发现“耳状”空洞等组织缺陷,本实验通过在纤维层中添加钛粉解决了此问题,但是钛粉的加入方法与加入量还有待深入研究。实验采用离心铸造法作为液态复合工艺制备复合材料的方法,研究发现,液态复合工艺的最大缺点是金属液与纤维在高温下会发生严重的界面反应,从而影响到复合材料的性能。在相同的制备条件下,无涂层纤维与基体的界面反应层厚度可达到 110 μ m 左右,而 TiN 与 C 涂层纤维与基体的反应厚度为 5 ~ 10 μ m ,约为无涂层纤维复合材料的十分之一,说明纤维表面的障碍涂层对金属液与纤维的反应有很好的阻碍作用,如果采用理想的涂层,提高冷却速度,减少金属液与纤维之间的界面反应时间,则液态复合工艺将是一种方便、低成本的 SiC/Ti 基复合材料制备工艺。关键词:钛基复合材料; SiC 纤维;界面反应;制备工艺;离心铸造哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 II Abstract Continuous SiC fiber reinforced titani um posites (TMC) has high specific strength and stiffness, high serv ice temperature, good anti-fatigue and creep-resistant performance and significant weight reduction effect. These advantages give it a wide prospect of application on aeroengine. But due to the high chemical activity of titanium, there is serious interface reaction between SiC fibers and titanium matrix which will cause severe damage on the mechanic