(1)TiB2(50%)-Cu复合材料,Ti与B之间通过燃烧合成反应生成TiB2,并残留有Cu3Ti。TiB2(60%)-Cu复合材料完全发生燃烧合成反应,就地形成了粒径为<4Lm的微细TiB2颗粒均匀分散于铜基体中的复合材料。TiB2(70%)-Cu的场合在燃烧合成反应中有微量铜蒸发。
(2)在T-iB-Cu三元系的场合中于纯铜熔点(1358K)附近温度下诱发燃烧合成反应。认为铜的液相导致了钛与硼之间反应的活化,使得燃烧合成反应开始温度降低,含WC颗粒的块体钛基金属玻璃复合材料利用机械合金化技术已成功地制得了铜基和锆基复合材料粉末,但是有关利用机械合金化方法制取钛基复合材料方面的研究几乎未见报道。
本报告则研究了利用机械合金化方法由纯金属粉末混合物配料制备T-iCu-N-iSn金属玻璃复合材料(含WC颗粒的Ti50Cu28Ni15Sn7)粉末的可行性。机械合金化过程是在摇动式球磨机中于氩气氛下完成的,原料采用纯钛、铜、镍、锡纯金属粉末按Ti50Cu28Ni15Sn7或WC/Ti50Cu28Ni15Sn7称重的混合物配料。经过机械合金化后所获得的复合材料粉末置入真空热压机中于112GPa压力和723K温度下进行固结成形,获得直径10mm、厚4mm的块体非晶圆盘。采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察和分析了球磨态试样和块体试样的显微组织。用差示扫描量热仪进行了热分析。测量了固结试样的显微维氏硬度。
研究结果表明,采用纯钛、纯铜、纯镍、纯锡和碳化钨(WC)粉末混合物配料,经过18ks机械合金化成功地合成了Ti50Cu28Ni15Sn7非晶态合金及其复合材料。在Ti50Cu28Ni15Sn7非晶态合金及其复合材料粉末之间,没有发现Tg、Tx、$Tx和Ec有显著的变化。根据所获得结果可以认为添加碳化钨颗粒不会影响Ti50Cu28Ni15Sn7非晶合金基体的成分和热稳定性。采取真空热压法可对机械合金化球磨5h的复合材料粉末固结成形。添加8%(体积)WC的这种非晶态合金的显微组织,具有埋藏着WC纳米颗粒(粒径20300nm)的非晶态基体。试样的维氏硬度:无WC的非晶态块体合金为612GPa,而添加了4%、8%和12%(体积)WC的复合材料分别提高到了712、811和912GPa。而含10%(体积)WC的复合材料,维氏硬度提高的最高(38%)。弥散Ti5Si3颗粒增强的Ti基复合材料研究了利用放电等离子烧结(SPS)法由铁粉和氧化硅粉就地合成的弥散Ti5Si3颗粒增强的钛基复合材料。所用原料是由纯钛粉(40Lm)和氧化硅粉(20Lm)配成在摇摆式磨机中按Ti+215、5、715、10和15%(质量)SiO2混合料。在火花等离子烧结装置上进行烧结并且是在真空气氛中于19MPa的外加压力下经过8001200e历时5min的热处理。所制得的烧结体经切割成一定尺寸的试样后加以研磨抛光用作微观组织结构的观察,采用光学显微镜、场致发射扫描电子显微镜、X射线衍射分析等研究了烧结试样的微观组织结构。测量了试样的维氏硬度、散装密度以及占空系数。
采用纯钛粉和氧化硅粉作原料利用SPS法成功地制得了弥散Ti5Si3颗粒增强的钛基复合材料。在低温烧结条件下所获得的烧结体中观察到在Ti5Si3包围层内残留有SiO2。对于Ti5Si3的相转变进行的简单分析结果,认为Ti的扩散控制着整个烧结过程。这意味着在较高温度下烧结时于较短时间内就完成了相转变。复合材料的维氏硬度Hv,随着原料中SiO2含量的增高和烧结温度的提高而提高;散装堆积密度QTi5Si3也随着烧结温度的提高而提高,但随着SiO2量的增加而降低。