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本文采用熔铸法制备了自生Tic颗粒增强Ti6Al4V基复合材料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、磨损实验机、万能材料实验机和电化学工作站等分析测试手段,研究了C含量变化、添加合金元素B、Zr和Y对复合材料组织、磨损性能、压缩性能和电化学腐蚀行为的影响。
研究结果表明,与基体合金Ti6Al4V相比,TiC/Ti6Al4V复合材料的磨损性能、压缩性能显著提升,但是复合材料的耐腐蚀性要比基体合金差。
TiC/Ti6Al4V复合材料的性能与增强相TiC的含量和形貌有直接关系。随着C含量增多,复合材料中的TiC量增多,耐磨性能提高。添加微量合金元素(B、Zr和Y)可使TiC枝晶细化,使得参与摩擦的TiC颗粒变小,复合材料的耐磨性变差:适量Zr和Y元素的添加会引起TiC枝晶粗大,适量的B添加会使复合材料中有TiB生成,它们均会使得参与摩擦的增强相增多,从而改善复合材料的耐磨性。Hanks液润滑能显著改善复合材料的耐磨性。
随着C含量的增多,TiC/Ti6Al4V复合材料能更好的承受载荷,室温压缩性能上升。加入微量合金元素(B、Zr和Y)时,TiC枝晶的破碎有利于提高复合材料的压缩性能;当加入适量的Zr、Y元素时,TiC枝晶变得发达,易引起应力集中,使复合材料的压缩性能下降,而加入适量的B元素时,生成的TiB促使其压缩性能继续提高。复合材料的断裂表现为典型的脆性断裂。
TiC/Ti6Al4V复合材料的耐腐蚀性能随C量的增多而变差。加入微量合金元素(B、Zr和Y)时,TiC枝晶的破碎加大了增强体与界面的接触面积,使复合材料的耐腐蚀性能变差;加入适量Zr、Y元素时,变得粗大的Tic枝晶与界面接触面积变小,使复合材料的耐腐蚀性能变好,添加适量B元素时,新生成的TiB又加重了对基体表面钝化膜的破坏,从而使复合材料的耐腐蚀性能继续变差。