非連續增強鈦基復合材料研究進展

黃陸軍， 耿 林

(哈爾濱工業大學 材料科學與工程學院，哈爾濱150001)

非連續增強鈦基復合材料(discontinuously reinforced titanium matrix composites，簡稱DRTMCs)與傳統鈦合金相比具有更高的強度、模量、耐磨性、耐熱性及服役溫度，使用溫度較相應基體鈦合金提高100 ～200℃;與傳統的耐熱鋼、鎳基高溫合金相比具有更低的密度、優異的耐腐蝕性，服役溫度較耐熱鋼高，較鎳基高溫合金低，有望在500 ～850℃應用環境中替代鋼或鎳基高溫合金，減重約40%;與連續纖維增強鈦基復合材料相比，具有各向同性、制備簡單、可變形加工的優勢;與TiAl 金屬間化合物相比，具有更高的室溫塑性及可塑性加工優勢，理論服役溫度稍低［1～4］。因此，DRTMCs 作為“輕質、耐熱、高強、可變形加工”材料的代表在航空航天領域具有廣泛的應用前景。

改善DRTMCs 力學性能的主要方法包括:優化制備方法與工藝參數、選擇優異增強相與基體、優化增強相分布狀態、后續變形與熱處理［1，2，5］。近年來，采用熔鑄法或粉末冶金法通過原位反應自生技術制備DRTMCs，被認為是最佳的制備方法而廣泛使用。原位自生的TiB 晶須(TiBw)與/或TiC 顆粒(TiCp)，被認為是DRTMCs 的最佳增強相［1，2，6］。為了避免其他因素的影響，研究之初總是首選純鈦作為基體制備鈦基復合材料，以優化其他參數及評價其強韌化效果。近年來，隨著研究的進一步深入，已經轉向以鈦合金，特別是高溫鈦合金與高強鈦合金為基體制備鈦基復合材料［7，8］。一方面，鈦合金本身具有較高的強度水平;另一方面，鈦合金作為基體的DRTMCs，還可以實現后續熱處理與熱變形強化?！?br>