碳化釩添加對P/M型鈦基複合材料顯微結構及機械性質之影響

摘要

钛基复合材料具有高的比强度、韧性及耐蚀性,所以被广泛地应用在航太、自行车产业及轻量化材料方面,但耐磨性及耐热性差为其缺点.本文主要探讨颗粒增强型钛基复合材料添加不同比例碳化钒的微结构变化,并比较碳化钒(VC)含量对钛基复合材料机械性质之影响.实验中主要添加不同比例碳化钒与钛反应形成稳定β相,及原位析出之碳化钛,以期改善耐磨性问题与减少制程之孔隙;并利用三种不同烧结温度(1175℃、1225℃与1275℃),於10-4 torr真空下,分别持温一小时,同时添加不同重量百分比(1、3及5wt％)之碳化钒,进行真空烧结,探讨不同碳化物含量经烧结后,显微结构与机械性质之间的相互影响.实验结果发现,随着烧结温度之上升,显微结构相对密度随之增加,机械性质也有明显改善,而在添加碳化钒含量的部分,以添加3 wt％碳化钒(VC)在1275℃持温一小时烧结下,具有较佳的效果,其烧结密度明显地提高到99.7％、硬度增加至HRC 48.6,而横向破裂强度则提升到1185MPa.此外,经1275℃烧结一小时后,晶粒内部形成β(Ti(Ni,Mo,V))相固溶强化;而随着碳化钒含量的增加,碳化钛析出相更趋稳定增加,且其具有原位析出之效果.然而,由于在晶界过度析出的影响,将使添加5 wt％ VC的钛基复合材料强度相对降低,硬度也有递减之趋势.