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,110 北京科技大学学报 第29卷 比分别为4：1,1：1,1：4.从图中可以更为清晰地 以看到细小的TiC颗粒，这些细小的TiC颗粒是由 看到，在材料WP1、WP1和WP4中分别有两种不 TiB4C之间的反应所生成的，若用TEM观察则能 同形貌的增强体：一种为棒状的TB晶须，另一种为 更为清晰看到它们（如图5所示）·在图4(b)和 接近于等轴状的TiC颗粒状，TB晶须直径大约 4(c)中，除了TB晶须外，还可以看到平均尺寸大约 0.075~0.3m,长径比约为20.TB为B27有序斜 在1.25m左右的TiC颗粒，这些TiC颗粒由TiC 方结构，晶格常数为a=0.612nm,b=0.306nm, 系反应生成，这也可由它们的尺寸来判断·由于所 c=0.456mm,晶须轴向和B27晶格的[010]方向平 制备的材料是在固态下成型的，增强体的长大主要 行，因此它沿[010]方向生长成晶须状，TiC具有B1 以扩散机制为主从而抑制了其长大速度，因此增强 (NaCl)型有序晶体结构，晶格常数为0.431nm,不 体不易长成粗大状而是分别呈细小的针状与颗 存在择优生长方向，因此易于长成等轴状颗粒状， 粒状. 在图4(a)中除了能观察到明显的TB晶须外还可 图4复合材料的sEM照片.(a)WaP1;(b)WP;(cWP4 Fig.4 SEM microstructures of the as-sintered composites:(a)WaP:(b)WiP:(c)WiPa [2]Thompson MS.Nardone VC.In situ reinforced titanium matrix composites.Mater Sci Eng A.1991.144:121 [3]Zhu S J.Mukherji D.Chen W.et al.Steady-state creep behavior of Ti-6Al-4V composite.Mater Sci Eng A.1998.256:301 [4]Tjong S C.Ma Z Y.Microstructural and mechanical characteris tics of in situ metal matrix composites.Mater Sci Eng A.2000. 29:49 [5]Rangnath S,Vijayakumar M.Subrahmanyam J.Combustionas- sisted synthesis of Ti-TiB-TiC composite via the casting route. 图5复合材料WP1中TiC的TEM照片 Mater Sci Eng A.1992.149:253 Fig.5 TEM micrographs of TiC in composite WaP [6]Zhang X N.Lu W J.Zhang D.et al.In situ technique for syn- thesizing (TiB+TiC)/Ti composites.Scripta Mater.1999.41 (1):39 3结论 [7]Ma Z Y,Tjong S C.Geng L.In situ Ti-TiB metal matrix com- (1)在TiB4C系所制备的钛基复合材料中增 posite prepared by a reactive pressing process.Scripta Mater. 2000,42.367 强体TB与TC的体积比近似4：1.要打破这一平 [8]Westwood A R C.Materials for advanced studies and devices. 衡必须引入新的B元素源或是C元素源 Metall Trans A.1988,19:749 (2)可以用粉末治金法制备基于TiB4C℃三 [9]Rosler J,baker M.A theoretical concept for the design of high 元系的TBw与TiCp混杂增强的钛基复合材料，并 temperature materials by dual-scale particle strengthening Acta 可对其中的TB与TC的体积比进行调控 Mater,2000,48.3553 [10]Wu G H.Kono N,Takahashi T,et al.Microstructure and me- (③)复合材料中增强体均匀分布在基体中，TB chanical properties of SiCw.Al2O3p/6061 composites.Scripta 为棒状，TiC为近似等轴的颗粒状， Metall Mater.1993.28(3):683 [11]Ko B C.Yoo Y C.Hot-deformation behavior of AA2124 com- 参考文献 posites reinforeed with both particle and whiskers of SiC.Com- [1]Ranganath S.A review on particulate reinforced titanium matrix pos Sci Technol.1998.58(3/4):479 composites.J Mater Sci,1997,32,1 [12]Tsang HT,Chao C G.Ma C Y.In situ fracture observation of比分别为4∶11∶11∶4．从图中可以更为清晰地 看到在材料 W4P1、W1P1 和 W1P4 中分别有两种不 同形貌的增强体：一种为棒状的 TiB 晶须另一种为 接近于等轴状的 TiC 颗粒状．TiB 晶须直径大约 0∙075～0∙3μm长径比约为20．TiB 为 B27有序斜 方结构晶格常数为 a＝0∙612nmb＝0∙306nm c＝0∙456nm晶须轴向和 B27晶格的［010］方向平 行因此它沿［010］方向生长成晶须状．TiC 具有 B1 （NaCl）型有序晶体结构晶格常数为0∙431nm不 存在择优生长方向因此易于长成等轴状颗粒状． 在图4（a）中除了能观察到明显的 TiB 晶须外还可 以看到细小的 TiC 颗粒这些细小的 TiC 颗粒是由 Ti－B4C 之间的反应所生成的若用 TEM 观察则能 更为清晰看到它们（如图5所示）．在图4（b） 和 4（c）中除了 TiB 晶须外还可以看到平均尺寸大约 在1∙25μm 左右的 TiC 颗粒这些 TiC 颗粒由Ti－C 系反应生成这也可由它们的尺寸来判断．由于所 制备的材料是在固态下成型的增强体的长大主要 以扩散机制为主从而抑制了其长大速度因此增强 体不易长成粗大状而是分别呈细小的针状与颗 粒状． 图4 复合材料的 SEM 照片．（a） W4P1；（b） W1P1；（c） W1P4 Fig．4 SEM microstructures of the as-sintered composites： （a） W4P1；（b） W1P1；（c） W1P4 图5 复合材料 W4P1 中 TiC 的 TEM 照片 Fig．5 TEM micrographs of TiC in composite W4P1 3 结论 （1） 在 Ti－B4C 系所制备的钛基复合材料中增 强体 TiB 与 TiC 的体积比近似4∶1．要打破这一平 衡必须引入新的 B 元素源或是 C 元素源． （2） 可以用粉末冶金法制备基于 Ti－B4C－C 三 元系的 TiBw 与 TiCp 混杂增强的钛基复合材料并 可对其中的 TiB 与 TiC 的体积比进行调控． （3） 复合材料中增强体均匀分布在基体中TiB 为棒状TiC 为近似等轴的颗粒状． 参 考 文 献 ［1］ Ranganath S．A review on particulate-reinforced titanium matrix composites．J Mater Sci199732：1 ［2］ Thompson M SNardone V C．In-situ reinforced titanium matrix composites．Mater Sci Eng A1991144：121 ［3］ Zhu S JMukherji DChen Wet al．Steady-state creep behavior of Ti－6Al－4V composite．Mater Sci Eng A1998256：301 ［4］ Tjong S CMa Z Y．Microstructural and mechanical characteristics of in situ metal matrix composites．Mater Sci Eng A2000 29：49 ［5］ Rangnath SVijayakumar MSubrahmanyam J．Combustionassisted synthesis of Ti－TiB－TiC composite via the casting route． Mater Sci Eng A1992149：253 ［6］ Zhang X NLüW JZhang Det al．In situ technique for synthesizing （TiB＋TiC）／Ti composites．Scripta Mater199941 （1）：39 ［7］ Ma Z YTjong S CGeng L．In situ Ti－TiB meta-l matrix composite prepared by a reactive pressing process．Scripta Mater 200042：367 ［8］ Westwood A R C．Materials for advanced studies and devices． Metall Trans A198819：749 ［9］ Rösler Jbäker M．A theoretical concept for the design of high temperature materials by dua-l scale particle strengthening．Acta Mater200048：3553 ［10］ Wu G HKono NTakahashi Tet al．Microstructure and mechanical properties of SiCw．Al2O3p／6061 composites．Scripta Metall Mater199328（3）：683 ［11］ Ko B CYoo Y C．Hot-deformation behavior of AA2124composites reinforced with both particle and whiskers of SiC．Compos Sci Technol199858（3／4）：479 ［12］ Tsang H TChao C GMa C Y．In situ fracture observation of ·110· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷