钛基复合材料的性能特点及应用.docx

钛基复合材料的性能特点及应用

钦基复合材料(TitaniumMatrixComposites)，是指在钦或钦合金基体中加入高模萤、尚强度、尚硬度以及良好尚温性能增强利的一种复合材料，它把基体的韧性、延展性与增强相的品强度、离模竞结合起来从而使钦基复合材料具有比钦合金更高的比强度和比枑鱼，极仕的疲劳和娃变性能，以及优异的离湍性能和祔蚀性能．

钦基复合材料的性能主要取决千所选用驮基体及增强村的特性、含蛊和分布邻．此外采用不同工艺方法制备的汰甚复合材料其性栳特点也有显著差异，应用范围和领圾也会有所不同．因此钦基复合材料分类方法有很多种，图I.I为钦基复合材料几种主块的分类方法．

尼登复合增强

钦基复合材料

增强相种类

｛制备工艺

｛

用途 ｛

连续纤维增强

外加增强才IJ原位自生成

结构型功能型

图I.I钦基复合材料分类方法团

早期钦基复合材料的研究更多地栠中在连续纤绯增强型钦基复合材料上，主要的纤维增强相有SiC、B、C、Al203纤维等。连续纤维增强钦基复合材料性能优异，并且具有良好的机械性能．但随若矶究的深入发现，连续纤维的生产成本过面，制造工艺复杂，产品对于进行机械加工，由于技术不成然导致产品性能不栳尼，且具有各向异性等对以克服的缺料”)，使捐连续纤雏增强钦基复合材料的应用与推广受到较大的限制，目前只有美困、日本等少数发达国豖对其开展技术研究，产品也主耍用于军再工业，达1此，国际上将注意力逐渐从连续纤维增强型汰基复合材料转移到非连续增强铢基复合材料的研究十．各国对非连续增强的钦基复合材料的器求角也逐渐增大。非连续增强釱基复合材料的增强相主要包括颓粒、品须或短纤维．相连续纤

组增强的钦屁亘合材料利比较．非连续烟强钵品里合材料解决了连续打维埋强钦压亘合材和制备过程复杂、工艺不成熟、成本过高等问题，使生产成本大大降低：此外阳于憎强相在基体中弥散分布，非连续增强钦基复合材料具有各向问性，适用于承受复杂应力状态，并且具有比迕续增强钦基复合材料更好的机械加工性”2l口

非连续埴强饮基发合材料按制备技术可分为外加增乔泪复合法和原位合成工艺方法口其中外加增强喟更合技术存在许多问题，如成木男贵，工艺叟杂，增强相与基休结合不良，避强衵易偏聚等，为了邮决这些问匙，近年米研究人员汁发了一种新的生产方法米叫备非连续指强钦基复含材料－原位含成工乙方法，该汀法中的增强付和外加法中不同，不是预先准备好后加入到基休中的，而是通过原杠料中各种元素之间发生化学反应生成的口与传统的外加增强杻复合技术相比，原位合成铁基复合材料具有以下优点：＠增强相衣而无污染，避免了与基体浸润不良的问匙，与基体结合良好；＠遗强用在基体内分布均匀，且含岊在较大诬闱内仍哉保持材料较岛OO韧性和窝温性铅＠制造工艺简单，可采用传统的冶炼钦合全的设备和工艺叫备较大尺寸的钱品豆合材料，从而大大降低了成本．正因为如此，原位合成I一．艺已成为钦屁逗含材料制祫

忮术的土拦发展方向“El前利用原位合成工艺生产钦丛复合材料的土妥叫备技术有：熔符法，

粉末冶金法、机桩合金法｀自蔓延商温合成法等等。其中，粉木冶金法是日前研究较多的方法，但是其工艺较复杂，成本过面，难千大规模成挑星的生产巳熔铸法庄干可以采用叫备饮合金的传统熔炼上艺和设备，因此不需另行设计和制造新的加工设备和砃究新的生产上艺，可以

降低成木IL11_

钦基复合材料作为一一种比较埋想的复合材料，具有许多独特的优点和亟耍的实用价值，因而在批界戟闱内得到了迅猛发展口近几十年来，人们对钦基复合材料的研究工作也取得了突破性进展，部分已开始规投化气产业化＂目前钦甚复合材料主要应用千航空航天工业和汽乍工业”

在航空航天工业的灾用：众所周知，高性能的航天船要求钻沟至莹轻，从而可以减小汕耗，延长飞行，飞得更而更快或具有更好的机动性；也可以安装更多的电子设备和航空武器，提商飞行诰的综合性能口，资料农明，诚泾结构重萤吁大大节约见机的使用成本，取得明显的经济效眢叽 因此航空、航天工2lt对轻质、面强、高可靠件材料的它习求愈发迫切，钦基复合材料录初就是应航空勹航天工业的摇要而发展起来的“美 围 更加亟视钦甚负合材料在军菲领域的峦用“到E前为止，关国以军聿应用为目的，研究开发钦基复合材料在航空｀航天和国防等方闭的应用口美国Dynamet忮．术公司研时开发的Cer.rneTi