粉末冶金原位合成法制备钛基复合材料的研究进展.pdf

第 2 O卷第 5 期 2 0 1 0年 1 O月 粉末 冶 金工 业 POW DER M ETALLURGY I NDUS TRY Vo 1 ． 2 0 No． 5 0c t ．20 1 0 粉末冶金原位合成法制备钛基 复合材料 的研究进展 覃群王天 国 范宏 训 湖北 汽车工业学院 ， 十堰 4 4 2 0 0 2 摘 要 本文从 制备钛 基复合 材料所 需的基体 和增 强体 的选材 出发 ， 阐述 了粉 末冶金 方法在颗 粒增 强钛基 复合材料 中的研 究与应 用 ， 并就 未来粉 末 冶金技 术在 颗粒 增 强钛 基 复合 材料 中的 研 究 方 向 阐 明 了观 点 。 关键词 粉 末 冶金 ； 颗粒 增 强； 钛 基复合 材料 中图分 类号 T F 1 2 5 ． 2 2 文献 标识码 A 文章编号 1 0 0 6 6 5 4 3 2 0 1 0 0 5 0 0 4 2 0 5 PR0GRESS I N Ti M ATRI X COM POS I TES FABRI CATED BY POW DER M ETALLU RGY I N S I TU M ETHOD QI N Qt i n WANG T i a n - g u o F AN Ho n g - x u n Hu b e i Un i v e r s i t y o f Au t o mo t i v e Te c h n o l o g y。 S h i y a n 4 4 2 0 0 2 ， Ch i n a J Ab s t r a c t By a n a l y z i n g d i f f e r e nt Ti a l l o y ma t r i x a n d r e i n f or c e me n t f o r Ti b as e d c o m p o s i t e， t he r e s e a r c h a nd a pp l i c a t i on o f p o wde r me t a l l u r g y p r o c e s s i s r e v i e we d ． Fu t u r e r e s e a r c h a r e a s i n t he p o wd e r m e t a l l u r g y t e c hn ol og y f or t h e pr o d uc t i o n of pa r t i c l e r e i nf or c e d Ti b a s e d c o mpo s 一 ● i t e s a r e p o i nt e d o u t i n t hi s pa pe r ． Ke y wo r d s po wd e r me t a l l ur g y；pa r t i c l e r e i n f o r c e m e nt ；Ti ma t r i x c o mpo s i t e s 钛是 2 O世纪 5 0年代发 展起来 的一种 重要 的结 构金属， 钛合金因其 比强度高、 耐热性高、 耐腐蚀性 好 、 密度 小等 优点 ， 具 有广 阔的应 用 前景 。但 钛合金 的耐磨性 差 、 硬 度较低 以及 制备成本 高等缺 点 ， 阻碍 了其在工 程 中尤 其 是 在 一些 高科 技 领 域 如 航 空 航 天 、 电子 、 汽 车等 的广 泛应 用 。以连 续纤 维 、 晶须 或 颗 粒 为 增 强 相 的 钛 基 复 合 材 料 T i t a n i u m Ma t r i x C o mp o s i t e s ， T MC S 因具 有 高的 比强度 、 比刚度 、 低 密 度 、 高 弹性模量 及 良好 的耐高温 和耐腐 蚀性 能 ， 成 为 未来超 高速宇航 飞行器 和下一代 先进航 空发 动机 的候 选材料 。2 0世 纪 8 0年代 中期 ， 美 国航 天 飞 机 NAS P 和整 体性 能 涡轮 发动 机 技术 I HP TE T 以 及欧洲 、 日本 同类 发展 计 划 的 实施 ， 更 是 为 T MC S 材料 的发展提 供 了 良好 的机 遇 和 巨大 资金 保 证 ， 从 而促 进 了 T MC S的发展 l 1 ] 。 根据 增强 体 的不 同 ， TMC S可 分为 连续 纤 维增 强钛 基 复合材 料和颗 粒增强钛 基 复合材料 。纤维增 强 钛基复合 材 料 由于存 在制备 成本 高 ， 工艺 复杂 ， 成 形 困难 ， 所 得 的制品存 在着显 著 的各 向异性 ， 纤维分 布不均等缺陷， 使得其发展及应用都受到 了限制。 与之 相 比， 颗 粒增 强 钛基 复 合 材料 具 有各 向同性 的 性质 ， 并且制 备成 本 较 低 ， 制造 方 法 简单 ， 易 于制 造 形状 复杂 的零件 ， 因此具 有更 大的发展 前景 ， 并 逐渐 受到人 们 的广泛关 注 。 颗粒增强钛基复合材料的制备工艺整体而言可 分 为 固一 液 反应 法 和 固一 固反 应 法 两种 。其 中固一 固 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 0 1 作者简介 覃群 1 9 8 1 一 ， 女 汉 ， 湖北荆 门人 ， 硕士， 助教 ， 主要从 事金属基复合材料的研究 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 覃群等 粉末冶金原位合成法制备钛基复合材料的研究进展 43 反 应法 中 的粉末 冶 金方 法 作 为一 种 近 净 成 形 工艺 ， 材 料利 用率 高 ， 可 消除 组织 和成 分偏 析 ， 而且 颗粒增 强 相 的粒 度 和体 积 分 数 可 以在 较 大 范 围 内进 行 调 整 ， 因此 通过 优化 工艺 能够 制备 出高 性能 、 低成 本 的 TMC S ， 从 而具有 明显 的成 本优 势 ， 因此 是一 种 具有 广泛 发展 前景 的制 备工 艺方 法 。颗粒 增强 体在 基体 材料 中的生长 方式 包 括 外 加 法 和原 位 合 成 法 ， 前 者 存在 颗粒 表面 污染 以及 增强体 和 基体 界面 之 间的结 合 问题 ， 而原位 合成 法则 可 以很好 的避 免上 述 问题 。 目 前 采 用 粉 末 冶 金 技 术 和 原 位 合 成 方 法 制 备 T MC S的研 究受 到众 多科 学家 的 重视 。 本文从 制备 钛基 复合 材料 所需 要 的基体 和增 强 体 的选 择 出发 ， 论述 了粉 末 冶 金原 位 合 成 法 在 颗 粒 增 强钛 基复 合材 料 中的应用 与 研究进 展 。 1 粉末冶金颗粒增强钛基复合材料 的 选 择 1 ． 1 基体 的 选择 TMC S的力 学性 能 主 要取 决 于钛 基 体 、 增 强 体 的性 能 以及增 强体 与 基 体 结合 界 面 的特 性 等 ， 其 中 基体 对 T MC S力 学 性 能 的影 响 占据 主 导地 位 。在 原位 合成 的 TMC S中 ， 基 体 一般 为 金 属钛 及其 合 金 包括 如 Ti 3 A1 ， T i Al 等金 属 问化合 物 ， 合理 选取 基 体 材料 能较 好 的保 持 增强 体和 基体 界面 的稳定 性并 决 定 着复合 材料 的 整体 性 能 ， 因此 基 体 材 料 必 须具 有 较好 的力 学和加 工 成形性 能 。尤其 是 在高温 工作 环 境下 ， 寻 找具有 高温 抗氧 化性 、 抗蠕 变 和抗 氢脆性 的基体材 料 就显得 尤 为重要 ] 。 TMC S中基 体 的 选 择 要 依 照 加 工 方 法 和 使 用 性 能来决 定 。钛基 复 合 材 料 中 常 见 的基 体 包 括 近 ， a 8 ， ， T i A l 基 合 金及 Ti 。 Al n 。 基 合 金 等 ， 其 中研究 较 多的 a J3 型 Ti 一 6 A1 4 V 合 金 因其 综 合 性能优 良 ， 从 而作 为 TMC S的基 体 材料 得 到 了广 泛 应用 | s j 。钛 基 复 合 材 料 要 适 用 于航 空 结 构 材 料 ， 就满 足在 高温下保 持 较高 的强 度和抗 蠕 变性 能 的要 求 ， 因此 基 体 常 选 用 亚 稳 j3 型 T i 一 1 5 V 一 3 Al 一 3 C r 一 3 S n 合金 、 a 十 p型 Ti 一 6 Al 2 S n 一 4 Z r 一 2 Mo 一 0 ． 1 S i 合 金 、 a 2 型的 T i 。 A1 基 合 金 和 7型 T i A1 基 合 金 。工业 纯 钛 和 Ti 一 3 2 Mo具有 较好 的耐 蚀 和耐 磨 性 ， 因此 可 以用 于制 备 防蚀耐磨 性 好 的钛 基 复合材 料 。传统 涡 轮发 动机 中常 采用 8基 钛 合 金作 为 基体 材 料 ， 其 具 有 塑 性好 ， 易 于冷成 形 冷 成形 性 优 于 a 十p合 金 ， 加 工 温 度低 等优点 ， 例 如 T i r n e n t 2 1 S可 以在 7 0 0 ～8 0 0 ℃ 温度 下完 成热 等静 压 ， 但 B基钛 合 金蠕变 抗力 较 低 ， 由于新 一代 涡轮 发 动机 要 求 在 较 高温 度 下 使 用 ， 因 此要 求 复合材 料基 体 的高 温 性 能要 好 ， 近 a钛 合 金 能满 足该 要求 ， 比如 I MI 8 3 4 、 Ti 6 2 4 2本 身就 是 性 能 优 良的高 温结 构材 料 ， 增 强 体 的 加 入使 复合 材 料 的 力学 性 能 明显 提 高 ] ， 从 而 扩 大 了这 类 材料 的应 用 范 围 。另外 ， a 。 一 Ti 。 A1 基合金 和 7型 Ti A1 基 合金 的 最高 使用 温度 分别 可达 8 1 6 ℃和 9 8 2 ℃ ， 也是极 有潜 力 的 高温 结 构 材 料 。但 由于 这 两 种 合 金 的室 温 塑 性 、 韧性 低 ， 加工 成形 性能 差 ， 因此 限制 了以 Ti Al 和 Ti 。 Al 为基 的钛 基复合 材 料 的应 用 。 1 ． 2 颗 粒增 强体 的选 择 不 同增 强 体 与 不 同基 体 材料 相 配 ， 可 获得 性 能 各 异 的钛 基 复合材 料 。颗粒 增强 体 的选择应 遵循 以 下几个原则 1 增强体在热力学下必须是稳定的， 物 理 、 力学 性 能优 良， 并 能与 基 体 相容 ； 2 1 6 0 0 K 左 右合成 温度 下具 有 良好 的 热稳 定 性 ， 且 在 烧 结 过 程中没有新相产生 ； 3 增强体 的组成元素不溶于钛 基 体 中 ； 4 增 强体 与钛基 体之 间 的热膨 胀 系数 差别 要 小 等 ， 一 些 常用 增 强 体 的性 能如 表 2所 示 ] 。颗 粒 增 强体 的主要 作 用 是 提 高材 料 的 硬 度 、 耐 磨性 和 高 温抗 蠕变 性能 ， 在 颗粒增 强钛 基复 合材 料 中 ， 增强 体 可 以是高 硬度 难 熔 的 硼化 物 、 碳 化 物 、 氧化 物 ， 也 可 以是 金属 间化合 物 ， 但 由于钛 的活性 较 高 ， 部 分增 强 相在钛 基体 中会 因扩 散 、 固溶 、 化合 等反应 影 响复 合材 料 的性 能 ， 所 以增 强体 的选择 是有 限 的 。 表 1 颗粒增 强钛基 复合 材料常用增强体 的性能 SjC 3 ． 1 9 Z r B2 6 ． 0 9 B C 2 ． 5 1 4 3 0 3 5 ～ 1 4 0 2 5 ℃ 5 0 3 2 O 1 4 4 5 1 5 8 9 8 0 ℃ 目前 的研 究 主要集 中在 Ti C、 Ti B 、 T i B 。等几 种 陶瓷增强 体上 ， Ti C在 热力 学 上 与钛 及 其 合 金 最 为 匹 配 ， Ti C密度 比钛 稍 大 ， 膨 胀 系数 差 在 5 0 以内 ， 泊松 比相 近 ， 而 T i C的弹性模 量 为 4 4 0 G P a ， 是钛 的 4 倍 ， 抗 拉强 度也 比钛 高很 多 ， 比较 适 合作 为钛 基 复 合 材料 的增 强体 ， 已有 研 究发 现 T i ／ T i C及 Ti 一 6 A 1 4 V／ Ti C结 合 较 好 3 ] 。T． S a i t o ] 则 认 为 ， 作 为 增 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 4 粉末冶金工 业 第 2 O卷 强颗 粒 ， T i B 密 度 与 钛 近 乎 相 等 ， 膨 胀 系 数 差 在 5 O 以内， 其弹性模量高达 5 5 0 GP a ， 是钛的 5倍多 ， 抗拉强 度也 比钛 高很 多 ， 更 适 合作 为 钛基 复 合材 料 的增强 体 ， 性 能最 佳 。 目前 也有 不少 研 究 者l 】 将 重点投 向钛基复 合 材料 的 混杂 增 强 ， 即通 过 兼顾 两 种或多 种增强体 的特点 ， 使之起 到相互 弥补 的作用 ， 由此产 生的混杂 效应能 明显提 高或改善 单一增 强材 料 的 某 些 性 能 。 例 如 印 度B ． H． R a d h a k r i s h n a B h a t E 合成 的 T i CTi B混杂增 强的钛基 复合材 料 较之单一增 强 的钛 基复合 材料在 高温下 具有更好 的 抗 拉强度 和屈服强 度 。 近 十年来 ， 有 研 究者认 为稀 土元 素也 可作 为 钛 基复合材料的增强体 ， 在钛基体 中加入一定量的稀 土元 素 ， 可 以有效 提高 基 体材 料 的 高温 瞬 时强 度 和 持久 强度 。这 是 因为 一方 面 ， 稀 土元 素 是 一种 有 效 的脱 氧剂 ， 能夺 取 合 金 中 的氧 ， 提 高合 金 的力 学性 能 ； 另一方面 ， 稀土元 素在一 定程度 上缓解 了合金组 织和表 面 的不 稳定性 ， 改善 了合 金 的热 稳定性 ， 这正 是当前高温钛合金所需要解决的问题 。我国稀土资 源丰 富 ， 因此在 钛合 金 中 添加稀 土 元 素作 为 增 强体 的研究 正成为 热点 。可 见 ， 寻 找 与钛 基合 金 在 物理 性能方 面匹配性 最好 的颗 粒增 强 材料 ， 对 于发 展 钛 基复合 材料具有 重要意 义 。 1 ． 3反应体 系及 制备 原理 用原位 合成 方法制备 颗粒增 强钛基 复合材 料是 在 一定条 件下在 钛合 金 基 体 内原位 反 应 ， 然后 形 核 生成 一种或 几种 热力 学 稳定 的增强 体 ， 该 增强 体 一 般 为具有 高硬度 、 高弹性模 量和 高熔 点 的陶瓷颗 粒 。 如 Ti C， T i N， Ti B和 Ti B 等 。采用不 同的反应 体系 可 以得到不 同 的增 强 颗 粒 ， 由于 钛合 金 的 原位 合 成 研究 开展较 晚 ， 对 其热 力 学反 应 的研 究 也还 不 够 深 入 ， 综 合前人 的研究 结果 ， 主要涉及 以下几种 比较 有 代表 性的反应 体系_ 1 Ti C Ti C 1 Ti B Ti B 2 Ti 2 B Ti B2 3 Ti 4 - Ti B2 2 Ti B 4 5 Ti C一 4 Ti B Ti C 5 3 Ti B C一 2 Ti B2 Ti C 6 这 里主要分 析 T i C和 Ti T i B 两个体 系 。 1 T i C系 。Ti C系 主要通过反 应式 1 进 行 ， 反应能进行 的前提 条件 是吉 布斯 自由能 △G 小 于 零 。王朋 波等 [ 】 计 算 了该 体 系 的反 应 生 成 焓 △ H 和 Gi b b s自由能 A G △ G一 一 l 8 4 7 6 5 1 2 ． 5 5 丁 结果 表 明 ， 在研 究 的 温度 范 围 内， A G是 负数 ， 表 明生 成 T i C的反 应在 热 力学上 是 可行 的 ， 反 应能 自发进行 ； 而且 △H 的值 很 大 ， 表 明在反 应 过程 中 ， 有 大量 的热放 出 。 2 T i Ti B 系 。T i T i B 系 最 先 由 L UL 】 。 提 出 ， 其后 WANG， S AHAY等 】 叩制备 了原 位 自生 的 T i B增 强钛基 复合材 料 。根 据计算 ， 在 有过 量 T i 存在 的情 况 下 ， T i ～ Ti B 。系 中 的 Ti B 。 是 不稳 定 的 ， 将通 过反 应 式 4 生 成 T i B， 体 系 的 Gi b b s自 由能 △ G 为负 ， 王 朋 波 等l_ I 也 计 算 表 明 反 应 4 可 以 发 生 ， 其 中 △ G一 一4 1 8 4 08 ． 7 9 T 而且反应 生成焓 △ H 也 是 负数 ， 表 明 反应 是放 热反应 。 2 粉末冶金颗粒增强钛基复合材料 的 制备工艺 粉末冶金法是一种较成熟的颗粒增强复合材料 的制备方法。将金属粉末和增强相粉末充分混合、 成形 、 烧结得到金属基的复合材料。粉末冶金法基 本 上不存 在界 面反应 ， 并 且 可 以通 过调 整 颗 粒增 强 相 的粒度 和体积 分数 ， 使 得增强 体分布 均匀 。 按增 强 体加 入 方式 的不 同 ， 制备 颗 粒增 强钛 基 复合 材料 的方法 可分为外 加法 和原位合成 法 。外 加 法是 一种传 统 的粉末 冶金 工 艺 制备 方 法 ， 通过 将 陶 瓷粉末和金属基体粉末进行混合， 然后经冷等静压 和真空烧结 ， 或者是直接进行热等静压烧结制备出 T MC S 。美国 Dy n a me t 公 司采用粉末冶金结合外 加法研 制 出 C e r me Ti 系列 复合材 料 ， 制备 过程是将 T i C粉 加 入 Ti 一 6 Al ～ 4 V 或 T i 一 6 A1 - 6 V- 2 S n合 金 粉 中， 于 2 5 0 ℃进行烧 结 ， T i C在烧 结过 程 中通 过 固相 扩散作 用发生一 定 降解 反 应 ， 与 基体 呈 现冶 金结 合 状 态 。具体工 艺口 如 图 1 所示 图 1 粉 末 冶金 颗 粒 增 强 钛 基 复合 材料外加法制备 工艺流程 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 期 覃 群等 粉末冶金原位合成法制备钛基复合材料 的研究进 展 45 在 外加 法 中 ， 增 强相是 事先 制 成 的 ， 增强 相 的尺寸 由 开始 添加 的陶瓷 增 强 体 的 尺寸 所 决 定 ， 一 般 都 在 几 十微米 ， 少 有小 于 1 m 的 。另 外 ， 由于 钛 及其 合 金 的化学性 质 活泼 ， 即使 在高 温下 ， 热 动力 学稳 定 的陶 瓷 增强相 很难 与 钛合 金 基 体 形 成 良好 的 冶金 结 合 ， 因而所 制备 的复 合材 料综合 力 学性 能达 不到 要求 。 用粉 末 冶金法 制备 颗粒 增 强钛 基复 合材料 的一 个新 趋势 是将 粉末 冶金 方法 与原 位合 成方 法相 结 合 即粉末 冶金 原位 合 成 法 来制 备 颗 粒 增 强 TMC S 。 与传 统 的外加 法制 备 工 艺 相 比 ， 用 原 位 合 成 方 法 制 料粉 末混 合 列 } 式 金属 摸 静 庙 备 的颗粒增 强 TMC S中 的增 强 相 是 在 材 料 制 备 的 过程 中通 过原 料之 间发 生 化 学 反应 合 成 的 ， 增 强 颗 粒 与 基体 的相 容性 好 ， 避 免 了外 加 增 强颗 粒 的污 染 以及增 强颗 粒 与基 体 界 面 间 的化 学 反 应 问题 ； 而 且 增 强颗 粒 和基体 在 热 力 学上 稳 定 ， 因此 在 高 温 工作 时 ， 性 能不 易退 化 。 目前综 合 了粉末 冶金 与原 位合 成双 重优 势 的粉 末 冶金 原位 合 成 法 制 备 颗 粒 增 强 T MC S的工 艺 已 成 为研究 重 点 ， 受 到研 究者 们 的广泛 重视 。 模 火闭 摸打 肝 图 2 T MC S T i B ／ T i 一 6 A I 一 4 S n 一 4 Z r 一 1 N b 一 1 M o 一 0 2 S i 汽车阀门的制备工艺流程 日本 T o y o t a 公 司将 Ti 粉 、 B粉 及 合 金 粉 混 合 均 匀 ， 然 后 经 过 成 形 、 烧 结 、 热 等 静 压 制 成 TMC S T i B ／ Ti 6 AI 一 4 S n 一 4 Z r 1 Nb 一 1 Mo 0 ． 2 S i ， 其 制 作 工 艺 流程如 图 2 所 示 。利用 加 入 的 B粉 与 Ti 粉 发 生反 应生 成增 强颗 粒 Ti B， 少 量 的 T i B 。是副 反 应产 物 。 日本 To y o t a公 司对 Ti B／ Ti 一 6 A1 4 S n 4 Zr 一 1 Nb 一 1 Mo 一 0 ． 2 S i 复 合材 料 的 性 能 进 行 了 系统 研 究 ， 包 括 室温 、 高 温拉伸 ， 高 温疲 劳及 高温 蠕变 。研 究结 果表 明 ， 室温 及 高 温 强 度 随 T i B颗 粒 增 加 而 增 加 ； 室 温 条件下 材料 的伸 长率 约为 3 ％～5 ， 且 不 随 Ti B含 量 的变 化 而 变 化 ， 在 高 温 条 件 下 材 料 的伸 长 率 随 Ti B含量 的增 加 而增加 ， 当 Ti B含量 为 5 时 ， 伸 长 率 达到 最大 值 1 3 ， 随后 随 Ti B含 量 的增加 伸 长 率 下 降 ， 当 Ti B含量 为 1 0 时 ， 伸 长率仍 可 达到 1 O ； Ti B颗粒 的增加 对 其 8 5 0 ℃ 的 高温 疲 劳 性 能 会 产生 显 著影 响 ， 随 Ti B含 量增 加 疲 劳 强 度 增 加 ； 8 0 0 ℃ 的 抗蠕 变 能力 随 Ti C颗 粒 增加 而 下 降 ， 但 变化 趋 势不 明 显 。 由 Ti B ／ Ti 一 6 Al 4 S n 一 4 Z r 一 1 Nb 一 1 Mo 一 0 ． 2 S i复 合材料 与 2 1 4 N 钢 的性 能 对 比可 知 ， 该 复 合 材 料 的拉 伸性 能 、 疲 劳 性 能及 蠕 变性 能 优 越 ， 可 以与 2 1 4 N 钢相 媲 美 。该 材 料 在 l 9 9 8年 成 功 地 用 于 丰 田跑 车 系列发 动机 的 阀 门。 Go r s s e S l 1 阳将 原位 合 成 法 引 入粉 末 冶 金 工 艺 ， 制备 了 由不 同体 积 分 数 的 Ti B颗 粒 增 强 的钛 基 复 合 材料 。经 热等 静压烧 结 压实 的 Ti 粉 和 T i B 粉 发 生化学 反应 合 成 针状 的 Ti B， 随 机 分 布 在 钛 基 体 中 成 为增 强相 。由于 不 存 在 界 面反 应 ， 复合 材 料 界 面 结 合 良好 ， 表 现 出较好 的高温稳 定性 。 3 应用与展望 颗 粒 增 强 钛 基 复 合 材 料 以其 优 异 的 性 能 在 军 事 、 汽车 、 电子 、 居 民 生 活 等方 面具 有 广 阔 的 应用 前 景 。在美 国 ， I HP TE T 计 划 大 型 高 性 能 涡 轮 发 动 机技术 的执行 ， 开 发 出大量 不 同 的 T MC S部 件 ， 例 如 空 心翼 片 、 压 缩 机转 子 、 箱 体结 构件 、 连接 件 以及 传 动 机构 等 。美 国 D y n a me t 公 司生 产 的 C e r me T i 系列成 功地 应用 于导 弹尾 翼 、 汽车 发动 机气 门 阀、 连 杆 、 高尔 夫 夹 头 及 球 杆 、 刀 具 等 。如 C e r me T i C 一 5 及 C e r me T i C 一 1 0分 别 在 高 尔 夫球 杆 及 冰 刀 上 应 用 ， 较 钢 减 重 达 4 0 ， C e r me Ti B 一 5替代 不锈 钢 在 刀具 上使 用 ， 大大 提高 了刀具 的寿命 。 日本 T o y o t a 公 司主要 开 发 了 颗 粒 增 强 TMC S在 汽车 方 面 的应 用 ， 开发 了各种 汽 车零部 件 ， 主要 用在 跑车 上 。中 国 在颗 粒增 强 TMCS的应用 方 面也 取 得 了一定 进 展 。 西北 有 色金 属研 究 院用 TP 一 6 5 0材 料 制成 了飞机 发 动机 的 叶片l ll 。 原 位 反应合 成制 备颗 粒增 强钛 基 复合材 料是 目 前 钛基 复合 材料 的研 究 热 点 ， 但 由于发 展 的时 间 尚 短 ， 许 多研 究还 有 待深 入 ， 如增 强 体 的形 成 机制 、 基 工 氧 舭 凸下 { 、 结 { 应 烧 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 粉末冶金工业 第 2 O卷 体 与增 强体 的理 想搭 配 等 。在今 后 的研 究 中 ， 可通 过提高 和控制材 料 的整 体性 能 ， 并结合 成形 工艺 ， 使 材料制 备和成形 工 艺 合理 结 合 。另外 ， 为 了使 钛 基 复合材 料能够在 工 程 中得 到 广泛 的应 用 ， 必 须在 保 证材料 强度 的前 提下 ， 设 法 降低 材料 的成本 。可见 ， 技术的优化和成本的降低成为该技术在市场中稳定 发展 的主要 因素 。我 国颗粒增强 钛基复 合材料 的研 究开展较 晚 ， 技 术 力 量 还 较 为 薄 弱 ， 应 加 大 研 究 力 度 ， 赶超世 界工业 发 达 国家 ， 并结 合 市 场需 求 ， 开 发 出低 成本 的颗粒增 强 钛基 复 合材 料 ， 使 颗粒 增 强 的 钛基 复合材料 在我 国民用 、 航 空 等领 域 得 到广 发应 用。 参考 文献 E l i [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] E s ] 张 力 ．高技术 时代 的钛合金材料技术发展战 略及对 策剖析E J ] ．金属学报 ， 1 9 9 7 ， 3 3 1 8 5 ． Ko b a y a s h i M ， F u n a mi K， S u z u k i S ， e t a 1 ． Ⅳ【 a n u f a c t u r i n g pr o c e s s a nd me c ha ni c a l p r op e r t i e s o f f i ne Ti B di s p er s e d Ti 一 6A1 4 V a l l o y c ompo s i t e s o bt a i ne d b y r e a c t i o n s i n t e r i n g [ J ] ． Ma t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g A， 1 9 9 8 ， A 2 4 3 27 9 28 4 ． Ab ko wi t z S t a nl e y， Ab ko wi t z Su s a n M ， Fi s h e r Ha r v e y， e t a 1 ． Ce r me Ti Di s c o nt i nu ou s 1 y Re i nf o r c e d Ti M a t r i x Comp o s i t e sMa nuf a c t ur i ng，Pr op e r t i e s，a n d Appl i c a t i o n s [ J ] ． J O M， 2 0 0 4 ， 5 6 5 3 7 4 1 ． 袁武华 ， 吉 拮 ， 张 召春 ， 等 ．钛基 复合材料及 其制 备 技术研究进展[ J ] ． 材料导报 ， 2 0 0 5 ， 1 9 4 5 4 5 7 ． Kob a y a s hi M ， Fun a mi K， Su z u ki S， e t a 1 ． M a nu f a c t ur i n g pr oe e s s a nd me c ha ni c a l p r ope r t i e s o f f i ne Ti B d i s pe r s e d Ti - 6 A1 4 V a l l o y c o mp o s i t e s o b t a i n e d b y r e a c t i o n s i n t e r r i n g [ J ] ． Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g A， 1 9 9 8 ， A2 4 3 1 ／ 2 2 7 9 2 8 4 ． [ 6 ] A b k o w i t z S ． P a r t i c u l a t e R e i n f o r c e d T i t a n i u m． AS M [ 7 ] [ 8 3 [ 9 3 [ 1 O ] Ha nd - bo o k， Po wd er M e t a l Te c h nol o gi e s a n d Ap pl i c a t i o n s r M ]． Ma t e r i a l s P a r k OHAS M I n t e r n a t i o n a 1 ． 2 0 01 ．1 2 ． 朱峰 ， 李 宝成 ， 张杰 ， 等 ．钛的新家族一 钛基 复合 材 料的发展与前景r J ] ． 世 界有色金属 ， 2 0 0 2 ， 6 8 - 1 3 ． 吕维 洁， 张小农 ， 张 获 ， 等 ．颗粒增 强钛基 复 合材 料 研究进展E J ] ．材料导报 ， 1 9 9 9 ， 6 1 3 1 5 l 8 ． Ra we r s J C， W r z e s i n s k i W R， Ro u b E K ， e t a 1 ． Ti A1 一 Si C c omp os i t e s p r e p a r e d b y hi gh t e mp e r a t u r e s y nt he s i s [ J ] ． Ma t e r S c i T e c h ， 1 9 9 0 ， 3 5 6 1 8 7 1 9 1 ． Sa i t o T． Ne w Ti t a n i u m Pr o duc t s v i a Po wde r M e t a l l u r g y P r o c e s s [ c] ． I n L t i t j e r i n g G e d s ． Ti一 2 0 0 3 S c i e nc e an d Te c hn ol o gy ．Ha mbu r gW i l ey VCH ，2 00 4 [ ] [ 1 2 3 [ 1 3 ] [ 1 4 ] E 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] [ 1 9 ] [ 2 o ] [ 2 1 ] [ 2 2 ] [ 2 3 ] 39 9 4l 0． Ra d ha k r i s hn a B Bh a t e t a 1 ．1 4t h I n t e r n a t iona l Co nf e r e n c e o n C o mp o s i t e Ma t e r i a l s [ e 1 ． C a l i f o r n a l S a n D i e g o， 2 00 3 8 ． Ra d h a k r i s h n a Bh a t B V ， S u b r a ma n y a m J ， B h a n n V V． P r e p a r a t i o n o f Ti Ti DTi C ＆ Ti Ti B c o mp o s i t e s b y i n s i t u r e a c t i o n h o t p r e s s i n g [ J 3 ． Ma t e r S e i E n g A， 2 0 02， 3 25 1 26 ． 倪 丁瑞 ， 耿林 ， 郑真 洙 ．原位混杂增 强钛基 复合材 料的制备 与组织分析E J ] ．北 京科 技大学学 报， 2 0 0 7 ， 2 9 2 1 07 1 1 1 ． 于兰兰 ， 毛小南 ， 张鹏省 ． Ti C和 T i B混杂增强钛基复 合材料研究新进展[ J ] ．钛工业进展 ， 2 0 0 8 ， 2 5 4 2 0 2 3． Rad ha kr i s h na B Bh a t e t a 1 ． 1 4t h I nt e r n a t i o na l Co nf e r e n c e o n C o mp o s i t e Ma t e r i a l s [ C ] ． C a l i f o r n i a S a n D i e go， 2 0 03 8 ． C - or s s e S， Pe t i t c or p s Y Le， M a t a r S， e t a 1 ． I nv e s t i g a - t i on of t he Yo ng’s mo du l u s of Ti B ne e dl e s i n s i t u p r o d u c e d t i t a n i u m ma t r i x c o mp o s i t e s [ J 3 ． Ma t e r S c i Eng， 2 0 03， A 3 4 0 8 O． 王朋波 ， 毛小南 ， 杨冠军 ， 等 ．原位反应制备颗粒增强 钛基复合材料的研究进展[ J ] ．稀有金属快 报 ， 2 0 0 6 ， 25 5 1 8． L U Y X， B I J ， I I D X． Pr o c e e d i n g o f t h e S e c