view in publisher's site

Constructing two-scale network microstructure with nano-Ti5Si3 for superhigh creep resistance

Highlights•The two-scale network microstructure with nano-Ti5Si3 was constructed.•The rupture time of composite can be increased by 20 times.•Nano-Ti5Si3 which dissolved to smaller one can further enhance creep resistance.•The two-scale network microstructure can block grain and phase boundary sliding.AbstractThe improvement of mechanical properties must be achieved by designing and constructing more suitable microstructure, such as hierarchical microstructure. In order to significantly enhance the creep resistance of titanium matrix composites (TMCs), two-scale network microstructure was constructed including the first-scale network (<150 μm) with micro-TiB whisker (TiBw) reinforcement and the second-scale network (<30 μm) with nano-Ti5Si3 reinforcement by powder metallurgy and in-situ synthesis. The results showed that the creep rate of the composite was remarkably reduced by an order of magnitude compared with the Ti6Al4V alloy at 550 °C, 600 °C, 650 °C under the stresses between 100 MPa and 350 MPa. Moreover, the rupture time of the composite was increased by 20 times, compared with that of the Ti6Al4V alloy at 550 °C/300 MPa. The superior creep resistance could be attributed to the hierarchical microstructure. The micro-TiBw reinforcement in the first-scale network boundary contributed to creep resistance primarily by blocking grain boundary sliding, while the nano-Ti5Si3 particle in the second-scale network boundary mainly by hindering phase boundary sliding. In addition, the nano-Ti5Si3 particle was dissolved, and precipitated with smaller size than the primary Ti5Si3. This phenomenon was attributed to Si element diffusion under high temperature and external stress, which could further continuously enhance the creep resistance. Finally, the creep rate during steady-state stage was significantly decreased, which manifested superior creep resistance of the composite.Graphical abstractDownload high-res image (146KB)Download full-size image

ساخت ریز ساختار شبکه دو مقیاسی با نانو - برای مقاومت خزش superhigh

کاره‌ای مهم: ساختار شبکه دو مقیاسی با نانو - ساخته شده‌است. زمان گسیختگی کامپوزیت را می‌توان تا ۲۰ بار افزایش داد. نانو - که به کوچک‌تر تبدیل می‌شود می‌تواند مقاومت خزش را بیشتر افزایش دهد. ساختار شبکه دو مقیاسی می‌تواند مرز دانه و فاز را مسدود کند و بهبود خواص مکانیکی باید با طراحی و ساخت ریز ساختار مناسب مانند ریز ساختار سلسله مراتبی حاصل شود. به منظور افزایش قابل‌توجه مقاومت خزش کامپوزیت های زمینه تیتانیوم (TMCs)، ریز ساختار شبکه دو مقیاسی از جمله شبکه مقیاس اول (< ۱۵۰ میکرون)با تقویت micro و شبکه دوم (< ۳۰ μm)با تقویت نانو ذرات با استفاده از متالورژی پودر و سنتز درجا ساخته شد. نتایج نشان داد که نرخ خزش کامپوزیت به طور قابل‌توجهی با ترتیب بزرگی در مقایسه با آلیاژ ti۶al۴v در ۵۵۰ درجه سانتی گراد، ۶۰۰ درجه سانتی گراد، ۶۵۰ درجه سانتی گراد تحت تنش بین ۱۰۰ MPa و ۳۵۰ MPa کاهش یافت. علاوه بر این، زمان شکست کامپوزیت در مقایسه با آلیاژ ti۶al۴v در ۵۵۰ ° C / ۳۰۰ MPa افزایش یافت. مقاومت خزش برتر را می توان به ریز ساختار سلسله مراتبی نسبت داد. تقویت micro در مرز شبکه اول در ابتدا با مسدود کردن مرز دانه به مقاومت خزش کمک کرد، در حالی که ذرات نانو ذره در مرز شبکه دوم عمدتا با مانع از لغزش مرز فاز هستند. علاوه بر این، ذرات نانو - حل‌شده و با اندازه کوچک‌تر از the اولیه رسوب داده شدند. این پدیده به پخش عنصر Si در دمای بالا و تنش بیرونی نسبت‌داده شده‌است که می‌تواند به طور مداوم مقاومت خزش را افزایش دهد. در نهایت، نرخ خزش در طول مرحله حالت پایدار به طور قابل‌توجهی کاهش یافت که نشان‌دهنده مقاومت خزش برتر of composite.Grap hical abstractDownload res (۱۴۶ KB)بود.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.