1.4.3国内外研究现状 7

1.5本课题研究内容及目的 9

第二章实验方法与步骤 10

2.1实验材料与使用设备 10

2.1.1实验材料 10

2.1.2实验中所用到的设备 10

2.2实验内容与步骤 11

第三章实验结果与分析 15

3.1XRD衍射分析 15

3.2试样组织观察分析 15

3.2.1原始组织分析 15

3.2.2不同温度组织分析 17

3.2.3增强体体积分数的不同对组织的影响 20

3.3力学性能测试 23

3.3.1不同温度热处理后的硬度值 24

3.3.2不同体积分数的试样硬度值 24

结论 28

致谢 29

参考文献 30

第一章绪论

1.1引言

金属钛是是继合金钢后崛起的一种新型金属材料，钛有许多优异特性，是其他金属所不具备的。钛在自然界中储量巨大，由于其优异的性能，钛合金及钛基复合材料被广泛应用于各行各业。

钛及钛合金有众多优点，譬如优异的耐高温性能及耐蚀性、低的密度等，正是因为这样，它成为了很多高性能结构件的原材料。但随着技术浪潮，传统的钛合金不能满足等前沿技术的发展。近年，钛基复合材料具有比钛合金更高的性能，因而有着良好的发展趋势。钛基复合材料有更高的比强度和刚强度、优良的耐疲劳和抗蠕变性能、优良的高温性能和耐蚀性，它克服了原本钛合金弹性模量和耐磨性低的特点[1]。

因而钛合金及钛基复合材料被广泛应用于航空、石油、化工、医药、生物等工业。在航天航空领域中，钛基复合材料的使用量占到金属使用总量的70%，主要用途包括航天器、航空发动机、军民用飞机、导弹、螺栓、燃料箱。在军用飞机上钛合金的使用占飞机质量的40%-70%，并且这一比例有上升的趋势[2]。在汽车工业领域，已用钛基复合材料制造出汽车发动机部件的试验件，包括连杆、气门座、进气气门、排气气门、空心阀门等，可以很大限度的降低成本，并且性能也高于其他金属器件。

1.2钛基复合材料概述

1.2.1钛基复合材料的定义

钛基复合材料是指硬度较高的增强体植入到钛或钛合金基体的一种复合材料。复合材料的组分是人们有意选择和设计的，是人们按照需求设计制作的材料，不是天然形成的。复合材料既保持着各组分材料性能的优点，又具有单一组元不具备的优秀性能[3]。钛基复合材料主要分类为两大类：连续增强的钛基复合材料和非连续增强的钛基复合材料[4]。

1.2.2钛基复合材料的制备工艺

通过多年的研究，已经开发出了一系列制备钛基复合材料的制备工艺，常用制备方法有熔铸法、自蔓延高温合成法、机械合金化法、粉末冶金法等[5]。

熔铸法利用的是传统的钛合金熔炼技术，直接将人们所需要的反应物质与钛合金基体一同熔炼，在熔炼的过程中发生了反应，从而生成原位合成的增强相。虽然熔铸法具有简单、价格低以及易于加工比较复杂零件等优点，但是由于钛在液态中的高反应活性和成品润湿性差，增强体分布不均匀等问题，很少通过熔铸法制备非连续增强钛基复合材料。上海交通大学张荻课题研究小组利用传统的自耗电炉熔炼钛合金的方法，制得了TiC/Ti、TiB/Ti、（TiC+TiB）/Ti及（TiB+Y2O3）/Ti复合材料。Soboyejo等人的小组采用了感应凝壳熔炼工艺，制备出了TiB晶须增强过的钛基复合材料[6]。