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Effect of composition and sintering temperature on mechanical properties of ZrO_2 particulate-reinforced titanium-matrix composite 被引量:5
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作者 韩超 李云苍 +3 位作者 梁晓光 程莲萍 赵娜 朱心昆 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第8期1855-1859,共5页
The titanium-based composites were synthesized by powder metallurgy method. The effects of composition and sintering temperature on the microstructure and properties of the titanium-based composites were investigated ... The titanium-based composites were synthesized by powder metallurgy method. The effects of composition and sintering temperature on the microstructure and properties of the titanium-based composites were investigated by X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy and mechanical properties tests. The results demonstrate that adding ZrO2 particles can improve the mechanical properties of powder metallurgy (P/M) titanium-based composites. The Ti composite with 4% (mole fraction) ZrO2 sintered at 1100 °C for 4 h shows an appropriate mechanical property with a relative density of 93.9%, a compressive strength of 1380 MPa (570 MPa higher than pure Ti) and good plasticity (an ultimate strain above 24%). 展开更多
关键词 zirconium dioxide titanium-matrix composites compression strength mechanical property
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SiC_(f)/TC17复合材料拉伸性能研究及叶环结构强度分析
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作者 石多奇 郝文琦 +4 位作者 刘长奇 黄浩 赵文侠 李佳 杨晓光 《航空动力学报》 北大核心 2025年第7期1-13,共13页
对SiC_(f)/TC17复合材料开展室/高温纵向拉伸试验,研究不同温度的拉伸性能,通过断口形貌分析阐释断裂机制,建立本构模型描述其拉伸行为。结果表明:SiC_(f)/TC17的断裂强度随着温度升高而降低,同时应力应变曲线的非线性段增加;室温(25℃... 对SiC_(f)/TC17复合材料开展室/高温纵向拉伸试验,研究不同温度的拉伸性能,通过断口形貌分析阐释断裂机制,建立本构模型描述其拉伸行为。结果表明:SiC_(f)/TC17的断裂强度随着温度升高而降低,同时应力应变曲线的非线性段增加;室温(25℃)的断裂机制主要是反应层断裂和纤维随机断裂,而高温下出现大规模的纤维拔出与界面脱黏、基体韧性断裂和多纤维断裂;不同强度预测模型的结果表明:25℃下材料的断裂模式以局部承担载荷为主,而高温更符合全局承担模型;所提出的耦合纤维累积损伤的本构模型很好地模拟了25℃和450℃的应力应变曲线。最后基于试验所得拉伸性能,开展了叶环结构的应力应变分析和静强度校核,在典型服役温度下,叶环结构具有较高的强度储备系数。 展开更多
关键词 钛基复合材料 SIC纤维 拉伸性能 断裂机理 本构建模 叶环 强度分析
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激光定向能量沉积制备B_(4)C/TC4钛基复合材料微观组织及力学性能
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作者 姜丽红 范炼海 +2 位作者 刘征 魏取龙 朱琳 《航空材料学报》 北大核心 2025年第6期109-117,共9页
采用激光定向能量沉积技术制备B_(4)C/TC4钛基复合材料,研究不同B_(4)C含量钛基复合材料成形沉积层的微观组织及力学性能。结果表明,在沉积过程中B_(4)C与TC4基体发生原位反应,生成TiC和TiB增强相。随着B_(4)C含量的添加,复合材料硬度... 采用激光定向能量沉积技术制备B_(4)C/TC4钛基复合材料,研究不同B_(4)C含量钛基复合材料成形沉积层的微观组织及力学性能。结果表明,在沉积过程中B_(4)C与TC4基体发生原位反应,生成TiC和TiB增强相。随着B_(4)C含量的添加,复合材料硬度显著提升,但塑性随之下降。当B_(4)C的质量分数为0.2%时,TiC和TiB析出相分布最为均匀,复合材料在获得最高强度的同时仍保持良好塑性,表现出最优的综合力学性能。该性能优化主要归因于高长径比TiB相的载荷传递效应、析出相对晶界的钉扎作用以及由此引发的晶粒细化等多种强化机制的协同作用。 展开更多
关键词 激光定向能量沉积 钛基复合材料 微观组织 力学性能
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Fundamental approach to superior trade-off between strength and ductility of TiB/Ti64 composites via additive manufacturing:From phase diagram to microstructural design
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作者 Chen-Wei Liu Jianchao Li +7 位作者 Xiang Gao Yongkun Mu Zhouyang He Huan Wang Yandong Jia Bo Yuan Gang Wang Hua-Xin Peng 《Journal of Materials Science & Technology》 2025年第18期220-232,共13页
Reinforcement distribution tailoring has been proven effective in strengthening and toughening titanium matrix composites(TMCs).In this work,the analysis of the Ti64(Ti-6Al-4V)-B phase diagram indicated that B content... Reinforcement distribution tailoring has been proven effective in strengthening and toughening titanium matrix composites(TMCs).In this work,the analysis of the Ti64(Ti-6Al-4V)-B phase diagram indicated that B content dominates the TiB distribution.With this philosophy,B content regulation was applied to tailor homogeneous and network structures in Ti64-B composites fabricated via laser-directed energy deposition additive manufacturing(AM).The unique plate-like TiB attends inhomogeneous composites(Ti64–0.05B).However,in network composite(Ti64–0.25B),the TiB whisker(TiBw)arranges along priorβ-Ti grains with the same orientation.Moreover,the synergistic improvement of strength(988 MPa→1202 MPa),stiffness(106 GPa→116 GPa),hardness(325 HV→362 HV),and uniform elongation(5%→7.8%)were achieved.This work exhibited a balanced strength/ductility trade-off,which provides a good guide on microstructure tailoring. 展开更多
关键词 titanium-matrix composites(TMCs) Additive manufacturing(AM) Reinforcement distribution tailoring Strength/ductility trade-off Composition regulation
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W含量对Ti-W复合材料的微观结构及力学性能的影响
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作者 朱可 黄金 +3 位作者 肖勇 张建 罗国强 沈强 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第6期1574-1580,共7页
采用放电等离子烧结技术制备不同W添加量的Ti-W复合材料,并对其物相组成、显微形貌、力学性能以及断口形貌进行了研究。结果表明:W元素可以细化复合粉体颗粒尺寸,促进界面结合。添加5at%W的Ti-W复合材料的致密度由纯Ti的92.33%提升至98.... 采用放电等离子烧结技术制备不同W添加量的Ti-W复合材料,并对其物相组成、显微形貌、力学性能以及断口形貌进行了研究。结果表明:W元素可以细化复合粉体颗粒尺寸,促进界面结合。添加5at%W的Ti-W复合材料的致密度由纯Ti的92.33%提升至98.49%,硬度由HV_(0.5)315提升至HV_(0.5)740。Ti-W复合材料的抗压强度也得到显著提升,其中添加25at%W的Ti-25W的抗压屈服强度高达2267 MPa。当W含量小于20at%时,片层状α/β-Ti相与沉淀析出的纳米马氏体起主要强化作用;当W含量为25at%时,未固溶的W颗粒与富W相固溶体起到了颗粒强化与固溶强化作用。 展开更多
关键词 钛基复合材料 W含量 放电等离子烧结 力学性能
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(TiB+TiC+Y_(2)O_(3))/α-Ti复合材料高温拉伸性能及蠕变行为研究
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作者 汪熹澄 郑云飞 +3 位作者 杨建辉 肖树龙 徐丽娟 田竟 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第4期1-13,共13页
采用真空感应熔炼方法制备了(TiB+TiC+Y_(2)O_(3))/α-Ti复合材料及其对应的基体合金,通过XRD、SEM、TEM等表征手段研究了两种材料的组织和性能。结果表明:基体合金显微组织为粗大的魏氏组织,复合材料为典型的网篮状组织并有少量等轴α... 采用真空感应熔炼方法制备了(TiB+TiC+Y_(2)O_(3))/α-Ti复合材料及其对应的基体合金,通过XRD、SEM、TEM等表征手段研究了两种材料的组织和性能。结果表明:基体合金显微组织为粗大的魏氏组织,复合材料为典型的网篮状组织并有少量等轴α相生成。增强相的引入使钛基复合材料的极限抗拉强度及蠕变抗力得到了显著提高。与基体合金相比,650℃时的复合材料的高温拉伸性能提高了约170MPa,蠕变寿命最高提升了348%,最小蠕变速率可以下降一个数量级,展示出极佳的强化效果。对于基体合金,蠕变过程中位错运动主要受α/β界面限制;而对于复合材料,增强相具有良好的承载强化作用,在其周围形成了高密度位错区,并促进了硅化物的析出,进而有效改善了材料的抗蠕变性能。本文的研究结果可为混杂增强钛基复合材料的发展和应用提供一定的指导和借鉴。 展开更多
关键词 钛基复合材料 显微组织 拉伸性能 蠕变行为 硅化物
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SiC_(f)/TC17复合材料的疲劳断裂机理研究
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作者 张弛 周文龙 +3 位作者 王敏涓 付雪松 黄浩 陈国清 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第4期14-21,共8页
纤维增强钛基复合材料因其具有较高的比强度和比模量,同时具有良好的耐高温性能,被广泛应用于航空涡轮发动机叶环等结构件。由于其断裂失效形式比较复杂,为了探究其疲劳失效机制,本文利用疲劳试验机对SiC_(f)/TC17复合材料开展了室温疲... 纤维增强钛基复合材料因其具有较高的比强度和比模量,同时具有良好的耐高温性能,被广泛应用于航空涡轮发动机叶环等结构件。由于其断裂失效形式比较复杂,为了探究其疲劳失效机制,本文利用疲劳试验机对SiC_(f)/TC17复合材料开展了室温疲劳实验,通过扫描电子显微镜观察了SiC_(f)/TC17复合材料的断裂行为,研究了连续SiC纤维增强TC17合金复合材料的疲劳性能,分析了SiC_(f)/TC17复合材料在交变载荷下的疲劳断裂机理。结果表明:SiC_(f)/TC17复合材料的疲劳寿命波动较大。在室温交变载荷条件下,SiC_(f)/TC17复合材料疲劳裂纹萌生于TC17合金包套的次表层处,且为多个疲劳源;随着疲劳裂纹向前扩展,在疲劳裂纹扩展区呈现疲劳条带及二次裂纹,在扩展过程中,当裂纹前端遇到SiC纤维时,在SiC_(f)/基体界面发生偏转和界面脱粘,裂纹绕过纤维继续在基体中扩展,产生纤维桥接效应,纤维分担了基体中的载荷,有利于复合材料的抗疲劳性能;在疲劳后期的瞬断区,TC17合金基体发生塑性变形,SiC纤维发生断裂,脱粘的纤维呈拔出形态,复合材料完全断裂失效。研究结果可为SiC_(f)/TC17复合材料设计与工艺优化提供指导和依据。 展开更多
关键词 SIC纤维 钛基复合材料 疲劳断裂机理 裂纹扩展 纤维桥接
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连续SiC纤维增强Ti60复合材料的热等静压致密化及热应力分布
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作者 黄靖翔 黄浩 +3 位作者 周文龙 王敏涓 陈国清 付雪松 《航空制造技术》 北大核心 2025年第1期101-109,共9页
利用ABAQUS有限元模拟软件对SiC/Ti60复合材料热等静压(HIP)过程进行仿真,建立了纤维体积分数为25%的SiCf/Ti60复合材料代表性体积单元(RVE)模型,分析复合材料热等静压致密化过程及残余应力分布特征。分析结果表明,复合材料的塑性变形... 利用ABAQUS有限元模拟软件对SiC/Ti60复合材料热等静压(HIP)过程进行仿真,建立了纤维体积分数为25%的SiCf/Ti60复合材料代表性体积单元(RVE)模型,分析复合材料热等静压致密化过程及残余应力分布特征。分析结果表明,复合材料的塑性变形及致密化主要发生在保温保压阶段,界面层的热残余应力特征与钛合金基体和SiC纤维存在显著差异。界面层中的TiC反应层的周向应力较SiC纤维出现应力突变,压应力值增加205 MPa左右。C涂层和TiC界面层上的轴向应力接近于0,降低了SiC纤维(压应力)与基体(拉应力)间的应力梯度。复合材料中的C层厚度会影响界面层热残余应力,当C层厚度从1.5μm增大到2.5μm时,界面层及周边区域的径向应力减小了7 MPa,TiC界面层上的周向应力减小了20 MPa。提高热等静压保温温度能够增强致密化效果,但是会使界面层及附近区域的残余应力略有增大。 展开更多
关键词 钛基复合材料(TMCs) 热等静压(HIP) 界面层 残余应力 仿真
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TiB_(2)对激光熔覆成形钛基复合材料组织和性能的影响
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作者 张强 牛宗伟 +3 位作者 于浩 朱甫宏 付华 刘小龙 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2025年第6期901-908,共8页
采用激光熔覆成形(Laser cladding forming,LCF)技术制备了不同TiB_(2)添加量的钛基复合材料,研究TiB_(2)添加量对其物相组成、显微组织、显微硬度以及抗拉强度的影响。结果表明,TiB_(2)对显微组织细化效果显著,随着TiB_(2)含量增加,显... 采用激光熔覆成形(Laser cladding forming,LCF)技术制备了不同TiB_(2)添加量的钛基复合材料,研究TiB_(2)添加量对其物相组成、显微组织、显微硬度以及抗拉强度的影响。结果表明,TiB_(2)对显微组织细化效果显著,随着TiB_(2)含量增加,显微组织由粗大的β柱状晶向细小的等轴晶转变,原位自生的TiB增强相逐渐增加富集在晶界处。随原位自生TiB含量增加,合金显微硬度和抗拉强度均呈上升趋势,TiB_(2)添加量分别为0.5%、1.5%和2.5%的合金显微硬度较Ti-6Al-4V合金分别增加了8.5%、31.1%和36.5%,抗拉强度分别提升了3.3%、5.6%和13.6%。 展开更多
关键词 激光熔覆成形 钛基复合材料 显微组织 力学性能
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聚醚胺改性氧化石墨烯增强Ti-6Al-4V基复合材料的组织和性能
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作者 张忠强 薛航 +5 位作者 陈安琦 脱锦鹏 尚伟 朱明 董龙龙 陈明华 《粉末冶金技术》 北大核心 2025年第5期585-592,609,共9页
针对石墨烯在金属基体中严重团聚造成复合材料力学性能不佳的问题,选用有机溶剂聚醚胺(polyether amine,PEA)对氧化石墨烯纳米片(graphene oxide nanosheets,GONs)进行表面原位改性,合成了氧化石墨烯单体(graphene oxide monomers,GOMs)... 针对石墨烯在金属基体中严重团聚造成复合材料力学性能不佳的问题,选用有机溶剂聚醚胺(polyether amine,PEA)对氧化石墨烯纳米片(graphene oxide nanosheets,GONs)进行表面原位改性,合成了氧化石墨烯单体(graphene oxide monomers,GOMs),然后利用超声搅拌和放电等离子烧结技术制备了氧化石墨烯增强Ti-6Al-4V(TC4)基复合材料GONs/TC4和GOMs/TC4,研究了GONs和GOMs对TC4基体显微组织和力学性能的影响,并探讨了GOMs/TC4复合材料的断裂行为和强化机制。结果表明:相比TC4合金,GONs/TC4复合材料基体组织细化,且形成了片层结构TiC颗粒,其长度约为15.0μm;而GOMs/TC4复合材料的基体组织细化更明显,复合材料相对密度高,TiC在基体中以等轴颗粒状分布,说明GOMs在TC4基体中的分散性得到显著改善。通过聚醚胺改性GONs显著提升了TC4基复合材料的力学性能,GOMs/TC4复合材料的抗拉强度达到1054.0 MPa,较TC4合金和GONs/TC4复合材料分别提高了20.6%和6.0%,而且仍然保持较高的断后延伸率(约为8.0%),其断口呈现韧性断裂特征。GOMs/TC4复合材料的主要强化机制是细晶强化和GOMs载荷传递强化。 展开更多
关键词 聚醚胺 氧化石墨烯 钛基复合材料 强化机理 界面改性
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粉末冶金纳米颗粒增强钛基复合材料研究进展
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作者 李劭鹏 隋晓东 +3 位作者 王美琦 肖山 韩远飞 王向明 《航空材料学报》 北大核心 2025年第1期15-25,共11页
钛基复合材料(TMCs)作为新一代轻质高性能金属结构材料在航空、航天等重大装备领域展现出广阔的应用前景。与传统微米增强TMCs相比,纳米增强TMCs在强塑性协同与热变形能力等方面展现出更为显著的优势,但目前由于纳米增强体分散性和热稳... 钛基复合材料(TMCs)作为新一代轻质高性能金属结构材料在航空、航天等重大装备领域展现出广阔的应用前景。与传统微米增强TMCs相比,纳米增强TMCs在强塑性协同与热变形能力等方面展现出更为显著的优势,但目前由于纳米增强体分散性和热稳定性等问题,材料的性能潜力尚未充分发挥。如何设计TMCs的复合体系和制备途径引入纳米增强体,并在热加工与热处理过程中保持稳定性,一直是纳米颗粒增强TMCs面临的严峻挑战。本文围绕粉末冶金纳米颗粒增强TMCs工艺特点、制备方法、组织特征与力学性能等方面分析研究现状和进展,指出纳米增强体分散性、热稳定性等制约其发展的基础问题,提出未来研究的发展方向。未来应侧重的研究方向有:(1)碳纳米材料增强TMCs的界面反应控制与热稳定设计;(2)纳米颗粒增强TMCs粉体的批量化低成本制备技术;(3)纳米颗粒增强TMCs专用热变形及热处理工艺研究;(4)纳米颗粒增强TMCs组织构型化设计及强韧化机理研究;(5)纳米颗粒增强TMCs材料其他关键力学性能研究。 展开更多
关键词 纳米颗粒增强钛基复合材料 粉末冶金 微观组织 力学性能 强化机理
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纳米TiB增强TA15-N复合材料制备及力学性能研究
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作者 冯可 张洪梅 +2 位作者 程兴旺 穆啸楠 孙亚男 《热加工工艺》 北大核心 2025年第4期147-156,共10页
以氮化硼纳米片(BN)为增强体,采用低温高压快速热压烧结和热轧工艺制备了纳米TiB(Nano-TiB)主要分布于晶内且N固溶于钛基体中的TA15基复合材料,并研究了BN含量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,Nano-TiB的晶内分布和N的固... 以氮化硼纳米片(BN)为增强体,采用低温高压快速热压烧结和热轧工艺制备了纳米TiB(Nano-TiB)主要分布于晶内且N固溶于钛基体中的TA15基复合材料,并研究了BN含量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,Nano-TiB的晶内分布和N的固溶主要归因于轧制前保温过程中B、N元素向钛基体的扩散。晶内分布的Nano-TiB具有优异的载荷传递、抑制断裂和促进位错累积的能力。该复合材料的力学性能主要由Nano-TiB的含量、分布位置以及N的固溶量共同决定。当BN添加量为0.025wt%时,复合材料的强塑性相比TA15基体同时提升,抗拉强度达1375.16 MPa,伸长率高达13.89%。当BN含量超过0.025wt%后,易形成Nano-TiB团聚区,导致该复合材料的塑性大幅降低。 展开更多
关键词 钛基复合材料 氮化硼纳米片 快速热压烧结
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SiCf/TC17复合材料拉弯疲劳裂纹的扩展与断裂特征
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作者 李鑫鑫 周文龙 +3 位作者 王敏涓 付雪松 陈国清 黄浩 《航天制造技术》 2025年第5期46-53,共8页
采用磁控溅射先驱丝法制备SiCf/TC17复合材料,在室温条件下对SiCf/TC17复合材料在拉弯载荷下的疲劳裂纹扩展行为进行了研究,探究不同应力比及疲劳载荷应力幅值、不同纤维体积分数、不同起始裂纹位置对SiCf/TC17复合材料的抗疲劳裂纹扩... 采用磁控溅射先驱丝法制备SiCf/TC17复合材料,在室温条件下对SiCf/TC17复合材料在拉弯载荷下的疲劳裂纹扩展行为进行了研究,探究不同应力比及疲劳载荷应力幅值、不同纤维体积分数、不同起始裂纹位置对SiCf/TC17复合材料的抗疲劳裂纹扩展性能的影响,并采用扫描电子显微镜对疲劳破坏断口进行观察和分析。结果表明,紧凑型(CT)疲劳裂纹扩展试样在疲劳裂纹扩展过程中易发生纵向劈裂现象,纤维体积分数的增加导致试样抗疲劳裂纹扩展能力增强,应力比越大裂纹偏转越急剧,纤维桥接效果越弱,载荷变化对纵向破坏模式几乎没有影响,起始裂纹位于包套区域时试样更容易发生纵向破坏。断口观察表明,纵向破坏模式下疲劳裂纹沿纤维/基体界面扩展,在裂纹扩展过程中复合材料发生纤维断裂、纤维拔出、纤维/基体界面脱粘、基体塑性变形等多种失效形式。 展开更多
关键词 钛基复合材料 SIC纤维 疲劳裂纹 纵向劈裂
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能量密度对SLM制备SiC增强钛基复合材料成形质量及力学性能影响
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作者 李鑫阳 李欣珂 赵而团 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2025年第5期685-691,共7页
利用选区激光熔化(SLM)技术在不同能量密度下制备了SiC/Ti-6Al-4V复合材料,使用XRD、SEM、纳米压痕与室温压缩等方法研究了复合材料的成形质量、显微组织、硬度与压缩性能。结果表明,过高的能量密度会导致试样翘曲变形;当能量密度为83 J... 利用选区激光熔化(SLM)技术在不同能量密度下制备了SiC/Ti-6Al-4V复合材料,使用XRD、SEM、纳米压痕与室温压缩等方法研究了复合材料的成形质量、显微组织、硬度与压缩性能。结果表明,过高的能量密度会导致试样翘曲变形;当能量密度为83 J/mm^(3)时,SiC与Ti反应不完全,存在残余SiC颗粒,导致复合材料压缩性能降低;随着能量密度提高,反应生成的增强相含量增加,α与β相逐渐长大,复合材料抗压强度上升;能量密度为167 J/mm^(3)时,复合材料孔隙率较低,压缩性能最佳。当能量密度提高至278 J/mm^(3)后,材料孔隙率与残余应力的增加以及增强相的聚集降低了材料的压缩性能。 展开更多
关键词 选区激光熔化 能量密度 钛基复合材料 SiC 纳米压痕
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颗粒增强耐热钛基复合材料设计制备研究进展 被引量:1
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作者 脱锦鹏 陈安琦 +4 位作者 姚富升 徐俊杰 李响 董龙龙 杨义 《材料导报》 北大核心 2025年第8期195-204,共10页
随着航空航天领域新型超高速飞行器及高推比发动机等装备的开发应用,颗粒增强耐热钛基复合材料由于具有轻质、耐热、高强、加工变形性能优异等特性受到研究人员的广泛关注。通过向钛合金基体中添加多元、多尺度的颗粒增强相,以控制其形... 随着航空航天领域新型超高速飞行器及高推比发动机等装备的开发应用,颗粒增强耐热钛基复合材料由于具有轻质、耐热、高强、加工变形性能优异等特性受到研究人员的广泛关注。通过向钛合金基体中添加多元、多尺度的颗粒增强相,以控制其形成特定构型的微观组织结构是提高该类材料耐热性的有效途径之一。本文从钛合金基体选择、增强相调控方式、复合材料的制备技术等方面综述了目前国内外颗粒增强耐热钛基复合材料的研究现状,并结合先进制造技术提出该类复合材料的研究展望。 展开更多
关键词 钛基复合材料 显微组织 服役性能 构型设计 先进制造技术
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原位自生(TiC+TiB)增强钛基复合材料的热变形行为研究
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作者 张嘉晨 祁晨 +3 位作者 杨明年 杨忠 李红英 朱永国 《热加工工艺》 北大核心 2025年第11期52-57,66,共7页
在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了原位自生10vol%(TiC+TiB)增强钛基复合材料的热压缩变形试验,研究了变形温度为750~900℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)的钛基复合材料的热变形行为,并使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观... 在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了原位自生10vol%(TiC+TiB)增强钛基复合材料的热压缩变形试验,研究了变形温度为750~900℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)的钛基复合材料的热变形行为,并使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了该复合材料变形后的显微组织演变。结果表明:该复合材料的流变曲线均依次出现加工硬化、流变软化、稳态流变3个阶段,流变应力和峰值应力均随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。构建了基于不同变形条件下峰值应力的复合材料本构方程,相关系数达到0.96以上。随着变形温度的升高,α相含量逐渐减少,β相含量增多;在动态回复和动态再结晶阶段会形成位错墙,并且温度的升高有利于提高钛基体和增强相的协同变形,进而提高材料的性能。 展开更多
关键词 钛基复合材料 热变形行为 本构方程 组织演变
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钛基复合材料热变形的本构模型研究
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作者 王贤贤 加鑫 +1 位作者 吴文豪 赵雪妮 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期150-157,共8页
钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据... 钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据建立了应变补偿Arrhenius和BP神经网络本构模型,以预测钛基复合材料的高温流动行为.结果表明,钛基复合材料有正应变速率和负温度敏感性.在变形开始后,流动应力急剧增大至峰值应力,随后硬化和软化效应逐渐达到平衡,流动应力缓慢下降并达到稳态平衡.相比应变补偿本构模型,BP神经网络本构模型具有更高的预测精度,更适用于预测钛基复合材料的流动行为. 展开更多
关键词 钛基复合材料 热变形行为 本构模型 BP神经网络
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(W+TiB+TiC)/TA15复合材料的动态力学性能及绝热剪切行为
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作者 孙守伟 马逸飞 任宇 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第2期244-250,共7页
钛基复合材料(TMC)在涉及冲击载荷服役条件的武器装备领域具有广阔的应用前景。为揭示新型“难熔金属+陶瓷”杂化增强TMC的高应变率加载响应特性及失效行为,通过原位合成反应成功制备了(W+TiB+TiC)/TA15杂化增强TMC,并利用材料万能试验... 钛基复合材料(TMC)在涉及冲击载荷服役条件的武器装备领域具有广阔的应用前景。为揭示新型“难熔金属+陶瓷”杂化增强TMC的高应变率加载响应特性及失效行为,通过原位合成反应成功制备了(W+TiB+TiC)/TA15杂化增强TMC,并利用材料万能试验机和分离式Hopkinson压杆测试了该TMC在0.001~4 000/s应变率范围内的室温压缩力学性能,同时对高应变率加载后TMC的微观组织进行了系统表征。结果表明:准静态及动态压缩时,杂化增强TMC的强度和塑性均高于作为基体的均质TA15合金;4 000/s应变率时,TMC的平均流变应力、均匀塑性应变和冲击吸收能分别达到1632 MPa、27%和449 J/cm^(3),较均质TA15合金分别提高了9.8%、8.0%和20.7%;杂化增强相团簇的存在显著影响TMC中绝热剪切带(ABS)的扩展和交互作用行为,导致ASB更容易发生偏转、分叉和汇聚,有效耗散了高应变率加载过程中的冲击能量,使TMC表现出了更优异的动态力学性能。 展开更多
关键词 钛基复合材料 杂化增强相 原位合成 力学行为 高应变率 绝热剪切带
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SiC_(f)/Ti_(3)Al复合材料单轴拉伸残余应力及界面失效数值模拟 被引量:1
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作者 李全新 王守财 +7 位作者 康杰 马海坤 张子阔 黄浩 王敏涓 吴大勇 黎旺 苏孺 《河北科技大学学报》 北大核心 2025年第5期533-541,共9页
为研究SiC_(f)/Ti_(3)Al复合材料在单轴拉伸中产生的热残余应力对拉伸性能的影响,采用ABAQUS有限元模拟结合内聚力模型(cohesive zone model,CZM),构建了包含纤维、基体及界面的三维细观结构模型,分析了复合材料的应力分布、裂纹扩展、... 为研究SiC_(f)/Ti_(3)Al复合材料在单轴拉伸中产生的热残余应力对拉伸性能的影响,采用ABAQUS有限元模拟结合内聚力模型(cohesive zone model,CZM),构建了包含纤维、基体及界面的三维细观结构模型,分析了复合材料的应力分布、裂纹扩展、界面失效等。结果表明:在横向拉伸中,界面脱黏为主要失效机制,基体内等效应力的重新分配对整体性能起关键作用;在纵向拉伸中,热残余应力导致应力场非均匀分布并影响基体屈服,同时界面径向压应力有效减缓界面脱黏,延缓材料失效。研究结果揭示了热残余应力与界面特性对SiC_(f)/Ti_(3)Al复合材料横纵向拉伸性能的影响机制,为优化纤维增强金属基复合材料的设计与性能提升提供了理论支持。 展开更多
关键词 金属基复合材料 钛铝基复合材料 残余应力 SIC纤维 界面失效模式 纵横向拉伸 有限元模拟
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基于GA-BP神经网络的网状钛基复合材料本构关系研究
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作者 李丽婷 黄帅军 +3 位作者 王克环 温泽华 王东君 刘钢 《航空科学技术》 2025年第6期13-22,共10页
随着航空航天、能源等高端制造领域对材料性能要求的不断提高,网状钛基复合材料因其优异的比强度、耐热性和抗蠕变性能而受到广泛关注。为研究网状钛基复合材料的热变形行为,并建立能够描述其高温流变行为的本构模型,本文对(TiB+Ti_(5)S... 随着航空航天、能源等高端制造领域对材料性能要求的不断提高,网状钛基复合材料因其优异的比强度、耐热性和抗蠕变性能而受到广泛关注。为研究网状钛基复合材料的热变形行为,并建立能够描述其高温流变行为的本构模型,本文对(TiB+Ti_(5)Si_(3))/TA15网状复合材料在温度为890~980℃、应变速率为0.001~1s^(-1)下进行了等温压缩试验。结果表明,890℃、1s^(-1)条件下该复合材料的流变行为在峰值应力之后明显软化,并且在变形初期表现出了不连续屈服特征。随着温度升高和应变速率降低,流动应力软化值逐渐降低,当温度为980℃、应变速率为0.001s^(-1)时峰值应力基本达到一个稳态值。以应力应变数据为基础,分别建立了基于应变补偿修正的Arrhenius本构模型和遗传算法(GA)优化反向传播(BP)神经网络本构模型。其中,基于应变补偿修正的Arrhenius本构模型在应力较大时偏差较大。GA-BP神经网络本构模型能够更加准确地预测网状钛基复合材料的复杂流变行为,其相关系数R=0.9997、均方根误差RMSE=1.1292MPa、平均相对误差AARE=1.0296%。该研究可为网状钛基复合材料的热变形工艺提供理论指导。 展开更多
关键词 网状钛基复合材料 流变行为 Arrhenius本构方程 神经网络 遗传算法
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