热暴露对SiC纤维增强Ti基复合材料基体织构的影响.pdf

第27卷第6期电子显微学报Vol227,No16
2008年12月JournalofChineseElectronMicroscopySociety2008212

文章编号:100026281(2008)0620447205
热暴露对SiC纤维增强Ti基复合材料
基体织构的影响

黄斌,杨延清3,陈艳霞,陈忠伟
(西北工业大学材料学院,陕西西安710072)

摘要:本文利用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了高温热暴露对SiC纤维增强Ti26Al24V复合材料基体织构的
影响。结果表明,相对于制备态复合材料较为集中的晶粒取向,900℃10h热暴露后的复合材料其晶粒生长的方向
既有基面方向,又有棱面方向,同时还存在锥面方向。随着热暴露时间的延长,900℃75h热暴露的复合材料基面方
向的生长方式与900℃10h热暴露的复合材料情况恰好相反。另外,无论是基面方向还是棱面方向,随着热暴露时
间的延长,晶粒生长的取向均有向单一取向演化的趋势,且锥面方向上的生长会逐渐消失。
关键词:电子背散射衍射(EBSD);织构;钛基复合材料;热暴露
中图分类号:TB33;TG115122+214;TG115121+513;TG115123文献标识码:A
目前EBSD技术在材料分析研究方面已有很多
1实验
应用:可进行晶粒尺寸统计与分布、晶粒取向、取向
差分布、相鉴定和织构分析等[1,2]。在材料分析方实验选材为使用箔-纤维-箔法[4,5]制备的国
面,EBSD的应用弥补了透射电子显微技术过于微观产SiC纤维增强Ti26Al24V基体复合材料。从制备
不具有代表性及X射线衍射过于宏观缺乏细节的态复合材料原板材截取3块尺寸为12mm×5mm×
缺点,为材料分析提供了另外一种甚为有效的分析1mm的样品,其中2块进行高温热暴露。具体热暴
方法。对于连续SiC纤维增强Ti基复合材料而言,露工艺为:在900℃分别真空热暴露10h和75h,空
基体、界面反应层及纤维的性能对复合材料最终使冷至室温。对热暴露后的复合材料与制备态复合材
用性能的影响至关重要。因此,利用EBSD的各种料一起进行基体织构分析。EBSD样品的制备过程
表征方法对复合材料基体、界面反应层等组织结构为先砂纸打磨,再进行机械抛光,最后用离子刻蚀去
与性能进行分析研究,进而提高和改善复合材料的除表面应变层。离子刻蚀使用美国Gatan公司的
最终性能。682型离子刻蚀镀膜仪。织构分析采用装配在德国
由于连续SiC纤维在其性能上的各向异性,连ZeissSupra55型场发射扫描电子显微镜上的Oxford
续SiC纤维增强Ti基复合材料轴向和横向性能也Synergy电子背散射衍射系统。织构测量过程中的
呈现出很强的各向异性。同时基体的晶体学各向异样品坐标系如图1示。
性同样可能影响复合材料力学性能上的各向异
性[3]。此外,复合材料在高温热暴露的过程中其基
体的各向异性必然会发生变化,进而将影响复合材
料的高温使用稳定性。因此研究高温热暴露对于基
体各向异性的影响对于复合材料制备工艺的改进及
性能优化均具有很强的现实意义。本文利用EBSD
技术研究了高温热暴露对复合材料基体织构的影图1复合材料样品的宏观坐标系。
Fig11Macro2coordinatesystemofthecompositesample.
响,为复合材料高温热暴露提供基体织构方面的参

考,进一步提高连续SiC纤维增强Ti基复合材料的
性能。

收稿日期:2008210230
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50871086).
Foundationitem:NationalNaturalScienceFoundationofChina(No150871086).
作者简介:黄斌(1979-),男(汉族),陕西扶风人,博士研究生.
3通讯作者:杨延清,男(汉族),教授,博士研究生导师.E2mail:[e-mail].
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材料基体晶粒尺寸最大,而经900℃10h热暴露后
结果与讨论
2的复合材料基体的晶粒尺寸介于上两者之间。在这

图2为不同热暴露状态下SiCfPTi26Al24V复合里,长时间高温热暴露时晶粒的再结晶是造成晶粒
材料的欧拉角取向分布图。首先,从取向分布图上长大的主要原因。其次,从取向分布图上可大概判
可以直观地看出晶粒大小的变化,制备态复合材料断3种不同状态复合材料的取向分布差别较小,因
基体的晶粒最小,经过900℃75h热暴露后的复合为多数晶粒取向的欧拉角表示颜色相近,为绿色。

图2不同热暴露状态SiCfPTi26Al24V复合材料基体欧拉角取向分布图。Bar=20μm
a:制备态;b:900℃1