基复合材料界面反应扩散的微观分析 Ti基复合材料界面反应扩散的微观分析 Micro-analysis of Interfacia1 Reaction Difusion in Ti Matrix Composite 吕祥鸿 ,杨延清 (1西安石油大学材料与工程学院,西安710065;2西北工业大学材料学院,西安710072) LU Xiang—hong ,YANG Yan—qing (1 School of Material Science and Engineering,Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,China;2 School of Materials Science and Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China) 摘要:通过SiC连续纤维增强Ti基复合材料的制备及在不同条件下的热处理试验,利用TEM,SEM,EDS及XRD分析 技术研究复合材料的界面反应以及产物相的形成。研究结果表明:SiC/Ti复合材料界面发生了反应扩散,反应元素C, Ti,Si在界面反应层中出现浓度波动;界面反应产物被确认为是Ti。SiC2,TiC和Ti Si。,在靠近SiC侧出现Ti。SiC2和Ti si。单相区,靠近Ti基体侧为Tissi。单相区,中间为TiC+TisSi。双相区;SiC/Ti复合材料界面相序列为SiC l Ti。SiC2 l Ti5si3 l TiC+Ti5Si3 l Ti5si3 l Ti。 关键词:SiC/Ti复合材料;微观分析;反应扩散;界面相 中图分类号:TG146.23 文献标识码:A 文章编号:1001—4381(2008)06—0021—04 Abstract:SiC continuous fiber-reinforced Ti matrix composites were fabricated and then heat-treated in vacuum under different conditions.The interracial reaction and the formation of interracial phases were studied by using of TEM,SEM,EDS and XRD methods.The results showed that there exists reaction diffusion at the interface of SiC fibers and Ti matrix,and the content fluctuation of reactive elements such as C,Ti and Si appears in interracial reaction layers.The interracial reaction products are identified as Ti3 SiC2,TiC and Ti5 Si3.Ti3 SiC2 and Ti5 Si3 single—phase zones come forth in turn ad— jacent tO SiC fibers,and Ti5 Si3 single—phase zone appears adjacent tO Ti side,between which is TiC+ Ti5 Si3 double-phase zone.The formed interracial phase sequences is to be SiC l Ti3 SiC2 l Ti5 si3 l TiC +Ti5si3 l Ti from SiC fiber tO Ti matrix. Key words:SiC/Ti composite micro—analysis;reaction diffusion;interracial phase 在金属基复合材料(MMCs)的制备以及服役条件 下,增强体与基体之间的化学相容性是主要关心的问 题。在界面处的化学反应可能导致形成一些不利的界 面反应产物,显著影响着复合材料的力学性能。对于 SiC连续纤维增强Ti基复合材料(TMCs)来说,由于 Ti的化学活性,在复合材料的复合固结过程中以及复 于基体合金系以及SiC种类的选择不同,并不能完全 揭示Ti基复合材料制备或服役条件下的界面反应产 物的形成序列以及界面反应产物层的生长动力学。同 时大量的研究表明,不论基体合金系的如何选择,Ti 基复合材料的界面反应产物总是为Ti的碳化物或硅 化物,其中可能固溶少量的合金元素 ]。 为了研究SiC纤维和Ti基体之间的界面反应以 及产物相的形成序列,选择工业纯钛和化学气相沉积 的/?-SIC制备复合材料,并在不同条件下进行热处理, 运用SEM,TEM,EDS和XRD技术对界面反应区的 合材料的高温服役条件下,SiC纤维和基体之间很容 易发生界面反应,形成一些脆性的界面反应化合物。 这些脆性的反应产物可能成为裂纹源,从而使界面丧 失稳定性和传递载荷的能力l_1]。 国内外的很多学者,例如Ratlife,Martineau,Na- ka以及Sambasivan等[2-52,对SiC/Ti之间的界面反 形貌、元素分布以及成分进行分析。研究旨在预测界 面反应产物的形成序列以及反应元素的扩散路径,为 Ti合金及金属间化合物复合材料的界面反应提供参 照。 应扩散进行了大量的研究。尽管这些研究为本研究探 讨SiC与Ti合金之间的反应扩散提供的便利,但是由 维普资讯 http://www.cqvip.com
维普资讯 http://www.cqvip.com
维普资讯 http://www.cqvip.com
维普资讯 http://www.cqvip.com
28 材料工程/2008年6期 1480. 布比较均匀;而SR板材厚向应变则呈对称分布。 (2)AR可获得平均晶粒度约为8.9 m均匀分布 的等轴晶组织;而SR板材晶粒分布不均匀且有大量 的孪晶存在,平均晶粒度达13.2 m。 (3)与SR相比,AR可明显削弱板材的(0002)基 面晶粒取向。 (4)AR和SR板材微观组织的差异主要是由于 [6]WATANABE H,MUKAI T,ISHIKAWA K.Effect of tempera— ture of differential speed rolling on room temperature mechanical properties and texture in an AZ31 magnesium alloy[J].Journal of Materials Processing Technology,2007,182:644—647. [7]JI Y H,PARK J J,KIM W J.Finite element analysis of severe deformation in Mg一3A1—1Zn sheets through dmerentia1_speed roll— ing with a high speed ratio[J].Materials Science and Engineer— ing,2007,A454—455:570—574. AR过程中沿板材厚向引入了强烈的剪切应变所致。 [8]LEE S H,LEE D N.Analysis of deformation textures of asym— 参考文献 metrically rolled steel sheets[J].International Journal of Mechan— ical Sciences,2001,43:1997—2015. [1] MABUCHI M,IWASAKI H,YANASE K,et a1.Low tempera— [9]GAO H,RAMALINGAM S C,BARBER G C,et a1.Analysis of ture superplasticity in an AZ91 Magnesium alloy processed by asymmetrical cold rolling with varying coefficients of friction[J]. ECAE[J].Scripta Materialia,1997,36(6):681—686. Journal of Materials Processing Technology,2002,124:178—182. [23 KIM W J,HONG S I,KIM Y S,et a1.Texture development and [1O]李尧.异步轧制对3004铝合金变形织构及制耳率的影响[J].中 its effect on mechanical properties of an AZ6 1 Mg alloy fabricated 国有色金属学报,1997,7(2):l13—117. by equal channel angular pressing[J].Acta Materialia,2003,51: [11]钟家湘,郑秀华,刘颖.金属学教程[M].北京:北京理工大学出 3293—3307. 版社,1995. [3] H0RITA Z,FURUKAWA M。NEM0T0 M。et a1.Superplastic [12] 于九明,于大克,穆晓森,等.大延伸异步连轧实验研究[J].钢 forming at high strain rates after severe plastic deformation[J]. 铁,1999,34(2):29—31. Acta Materialia,2000,48(14):3633—3640. [4] Y0SHIDA Y,CISAR L,KAMAD0 S,et a1.Effect of micro— 基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(o7JJ3o92);湖南省教育厅资 structural factors on tensile properties of an ECAE-Processed 助科研项目(06c031);湖南省科技计划项目(2007FJ3095) AZ31 magnesium alloy[J].Materialia Transaction,2003,44(4): 收稿日期:2007—06-28;修订日期:2007—11-09 468—475. 作者简介:张文玉(1967一),男,副教授,研究方向为材料加工,模具设 [5] WATANABE H。MUKAI T,ISHIKAWA K.Differential speed 计与制造,联系地址:湖南衡阳湖南工学院机械系(421002)。 rolling of an AZ31 magnesium alloy and the resulting mechanical properties[J].Journal of Materials Science,2004,39:1477—— 米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米 (上接第24页) bility of SiC fiber reinforced Ti一15V-3Cr matrix composites[J]. [3] MARTINEAU P,PAILLLER R,LAHAYE M,et a1.SiC ilia— Journal of Materials Processing TechnolOgy,2000,102:215— ment/titanium matrix composites regarded as model composites: 220. Part 2 fibre/matrix chemical interactions at high temperatures [9]朱艳.SiC纤维增强Ti基复合材料界面反应研究[D].西安:西北 [J].Journal of Materials Science,1984,19:2749—2770. 工业大学博士学位论文,2003. [4]NAKA M,FENG J C,SCHUSTER J C.Phase reaction and dif— [1O] SARIAN S.Diffusion of Ti in Ti [J].Journal of Applied fusion path of SiC/Ti system[J].Metallurgical and Materials Physics,1969,40(9):3515—3520. Transactions A,1997,28A:1385—1390. [u]F J J VAN LO0,BASTIN G F.On the diffusion of carbon in ti— [5]SAMBASIVAN S,PETUSKEY W T.Phase relationships in the tanium carbide[J].Metallurgical Transaction A,1989,20A: Ti—Si—C system at high pressures口].J Mater Res,1992,7(6): 401—411 1473——1479. [6]YANG Y Q,DUDEK H J,KUMPFERT J.Interface stability in 基金项目:航空科学基金(04G53044);西安石油大学科技基金研究资 SCS-6 SiC/Super d2 composites[J].Scripta Materialia,1997,37 助项目(Y¥29030407) (4):503—510. 收稿日期:2007—10—25;修订日期:2008—03—11 [7]YANG Y Q,DUDEK H J,KUMPFERT J.TEM investigations 作者简介:吕祥鸿(1971一),男,讲师,博士,现从事金属基复合材料方 of the fiber/matrix interfaces in SCS-6 SiC/Ti一25A1—10Nb一3 v_ 面研究工作,联系地址:西安石油大学材料科学与工程学院(710065)。 1Mo composites[J].Composites Part A,1998,29A:1235— E-mail:lxhong71@sina.corn.cn 1241. [8]XUN Y W,TAN M J,ZHOU J T.Processing and interface sta—
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- igat.cn 版权所有 赣ICP备2024042791号-1
违法及侵权请联系:TEL:199 1889 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务