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钛合金具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等优点,因此可用作轻型防护装甲材料。而原位自生的TiB晶须增强 Ti基复合材料由于具备比钛合金更高的比强度和比模量,以及更好的抗疲劳、抗蠕变和耐腐蚀性能,并克服了钛合金固有的耐磨性及高温性能差等缺点,在航空航天、石油化工等领域具有广阔的应用前景。 在装甲服役环境中,钛合金材料通常需承受弹丸或破片等的高速撞击作用。本文选用Ti-6Al和Ti-3Al(TA4)的α型钛合金以及 Ti-6Al-4V(TC4)的α+β型钛合金作为基体合金,选 TiB为增强体,通过原位合成与熔炼锻造相结合的技术制备出 Ti-6Al-2TiB、Ti-3Al-2TiB和Ti-6Al-4V-2TiB复合材料。通过维氏硬度实验、静动态加载实验、弹道冲击实验,并结合光学显微镜(OM)、差热分析法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,重点研究了基体成分对复合材料静、动态力学性能及微观组织的影响,为 TiB-Ti复合材料在航空航天及装甲防护领域的应用提供了一定的试验数据与理论依据。 研究结果表明:通过 DSC测量三种复合材料的Ti-6Al-2TiB、 Ti-3Al-2TiB和Ti-6Al-4V-2TiB的相转变温度Tβ,其分别为1033℃、973℃和1009℃,其差异主要是因为基体合金元素的种类和含量的不同。锻造后TiB增强体均匀分布在基体中,Ti-6Al-2TiB、 Ti-3Al-2TiB复合材料的基体是具有等轴特征的α组织,Ti-6Al-4V-2TiB复合材料的基体是具有等轴特征的α组织和β组织。三种复合材料中Ti-3Al-2TiB具有最低的抗拉强度和屈服强度,但其断后伸长率在复合材料中最高,显示出最好的塑性;而 Ti-6 A l-4 V-2 TiB的抗拉强度和屈服强度最高,断后伸长率均小于 Ti-6Al-2TiB和Ti-3Al-2TiB,表现出最差的塑性。三种复合材料的动态压缩都表现为应变率强化的规律,而Ti-6Al-4V-2TiB的防护系数提高最大,比TC4提高了14.9%。