钛基复合质料(TMCs)由于卓越的比强度、精彩的耐磨性、低密度以及优良的变形加工能力普遍应用已于航空航天领域。。。。。。。添加纳米级增强颗粒浚浚？ ？？？？商岣逿MCs硬度、耐磨性和抗压强度，， ，，，，，，尤其是碳纳米管(CNTs)作为一种钛基复合质料中的增强质料可以有用提高TMCs的性能。。。。。。。但钛基复合质料在航空领域中多应用于卑劣情形中，， ，，，，，，这对种种温度情形下质料的可靠性提出了极高的要求[1-9]。。。。。。。
现在许多学者对球磨法制备CNTs增强的TMCs开展研究，， ，，，，，，庄杰[10]接纳球磨法制备CNTs/Ti6Al4V复合粉末并使用SLM制备试件，， ，，，，，，系统研究了球磨时间以及激光烧结功率对试件的影响，， ，，，，，，为SLM成形重大细密的高性能TMCs提供一定的理论依据和手艺支持。。。。。。。Liu等[11]接纳球磨法制备CNTs-AgCuTi填料，， ，，，，，，经高温处置惩罚后发明CNTs与Ti原位合成的TiC有用增增添了微观结构的疏散性，， ，，，，，，并为CNTs增强TMCs的制备提供一种新的思绪。。。。。。。白云官等[12]以钛合金@CNTs粉体为质料，， ，，，，，，使用放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了原位TiC与CNTs增强Ti基复合质料，， ，，，，，，发明原位形成的TiC有助于改善复合质料的纳米硬度与弹性模量。。。。。。。Li等[13]接纳冷烧结工艺制备CNTs/TB8试件并对试件举行热处置惩罚，， ，，，，，，发明由于固溶强化和弥散强化作用，， ，，，，，，试件显微硬度显著提高。。。。。。。
针对温度对TMCs性能的影响，， ，，，，，，Osborne等[14]研究高温对TMCs力学性能的影响，， ，，，，，，发明高温引起TMCs中CNTs长度缩短继而影响TMCs性能。。。。。。。Chen等[15]对TMCs热处置惩罚，， ，，，，，，获得高温热处置惩罚提高TMCs屈服强度同时会降低延展性的结论。。。。。。。Wu等[16]接纳TRIPLEX要领对TMCs举行热处置惩罚，， ，，，，，，发明由于αp相含量镌汰、αs相析出、异形变强化及α2相弥散强化的协同作用显著提高了TMCs高温强度。。。。。。。以上研究聚焦高温处置惩罚对CNTs增强TMCs性能的影响机理，， ，，，，，，而低温下则着重于研究钛合金力学性能转变。。。。。。。Bertolini等[17]通过改变钛合金质料的低温加工参数并比照差别试样的断口形貌，， ，，，，，，证实温度的改变极大的影响了质料属性。。。。。。。詹奇云等[18]对TC4钛合金开展低温拉伸行为研究，， ，，，，，，效果批注温度对钛合金质料的力学性能的影响较为显著，， ，，，，，，随着拉伸温度降低TC4合金的抗拉强度与屈服强度呈上升趋势。。。。。。。
综上所述，， ，，，，，，现在缺少对CNTs增强TMCs低温工况下性能的研究，， ，，，，，，为系统研究飞机低温工况对TMCs力学性能的影响，， ，，，，，，本文接纳湿法球磨法制备CNTs/Ti粉末，， ，，，，，，使用选区激光熔化手艺制备试件并在试件老化预处置惩罚后(-58℃，， ，，，，，，20℃至-58℃循环，， ，，，，，，20℃，， ，，，，，，600℃)举行拉伸试验研究。。。。。。。通过比照高温顺低温下试件断裂情形，， ，，，，，，旨在研究温度对CNTs/Ti试件拉伸性能的影响机制，， ，，，，，，并总结钛合金复合质料在履历温度老化处置惩罚后其拉伸性能的转变纪律，， ，，，，，，为CNTs/Ti复合质料制备和应用提供参考。。。。。。。
1、实验历程
1.1CNTs/Ti粉末的制备
图1是CNTs/Ti混淆粉末制备流程示意图。。。。。。。将CNTs粉末加入曲拉通(X-100)在常温下研磨，， ，，，，，，并对获得的CNTs悬浊液举行机械搅拌。。。。。。。对该悬浊液在200W功率下超声后使用离心机在550W6000r/min的条件下离心，， ，，，，，，取上层清液。。。。。。。在取得CNTs澄清液加入1.00mol/L稀盐酸溶液并搅拌对溶液举行酸化。。。。。。。将该混淆溶液举行压滤，， ，，，，，，在室温下举行干燥后将CNTs薄膜从滤纸上剥离，， ，，，，，，剥离后的薄膜放入电热恒温鼓风干燥箱中，， ，，，，，，在100°C下烘干。。。。。。。最后将烘干的CNTs薄膜放入球磨机中，， ，，，，，，在500W450r/min的条件下研磨，， ，，，，，，制备得CNTs粉末。。。。。。。将高精球形钛粉在恒温90°C的条件下烘干1h。。。。。。。冷却后称取五公斤钛粉并按0.3wt‰，， ，，，，，，0.6wt‰，， ，，，，，，0.9wt‰的比例划分称取1.5g，， ，，，，，，3.0g，， ，，，，，，4.5gCNTs粉末，， ，，，，，，加入无水乙醇以及催化剂镍。。。。。。。调理球磨机功率500W转速为450r/min，， ，，，，，，研磨5h，， ，，，，，，研磨完成后举行干燥，， ，，，，，，制备得CNTs/Ti粉末。。。。。。。
1.2试件制备
实验接纳SLM手艺制备得CNTs含量为(0wt‰，， ，，，，，，0.3wt‰，， ，，，，，，0.6wt‰，， ，，，，，，0.9wt‰)的试件，， ，，，，，，将成形后的工件放入热时效炉中举行退火处置惩罚，， ，，，，，，消除成形历程中由粉末质料受热不均引发的剩余应力，， ，，，，，，并举行打磨和抛光。。。。。。。试件尺寸和实物图见图2，， ，，，，，，标准参考ASTME8/E8M。。。。。。。
1.3力学试验历程
本文所述的拉伸试验基于国军标GJB150A-2009中的试验标准。。。。。。。将制备好的试件分组，， ，，，，，，如表1所示。。。。。。。针对飞机起降阶段和巡航阶段划分设置了低温循环和低温两种试验条件，， ，，，，，，别的设置室温(20℃)和高温(600℃)作为比照试验。。。。。。。通过动态载荷温度情形实验箱划分举行低温(-58℃)，， ，，，，，，低温循环(20℃至-58℃)和高温(600℃)朽迈预处置惩罚，， ，，，，，，其中低温循环模拟飞机一周内正常起降次数，， ，，，，，，举行35次温度循环。。。。。。。对四组预处置惩罚后试件开展拉伸试验，， ，，，，，，其中低温循环组预处置惩罚试件在室温下拉伸，， ，，，，，，其余组试件均在对应温度下举行拉伸。。。。。。。实验接纳MTSExceedE45.305电子万能试验机，， ，，，，，，最大载荷为300KN，， ，，，，，，拉伸试验应变速率为0.002s-1。。。。。。。为减小无意误差，， ，，，，，，在统一温度条件下举行四次重复试验，， ，，，，，，并对效果取平均值。。。。。。。整个实验历程中，， ，，，，，，使用恒温箱坚持温度并对温度的一连监控，， ，，，，，，控制温度波动规模不凌驾3℃。。。。。。。
表 1 试件分组计划
| 试件编号 | CNTs 质量分数 | 预处置惩罚温度 | 试件编号 | CNTs 质量分数 | 预处置惩罚温度 |
| C-0 | 0 wt‰ | 20 ℃ | DT-0 | 0 wt‰ | 低温循环（20 ℃至 - 58 ℃，， ，，，，，，35 次） |
| C-3 | 0.3 wt‰ | 20 ℃ | DT-3 | 0.3 wt‰ | 低温循环（20 ℃至 - 58 ℃，， ，，，，，，35 次） |
| C-6 | 0.6 wt‰ | 20 ℃ | DT-6 | 0.6 wt‰ | 低温循环（20 ℃至 - 58 ℃，， ，，，，，，35 次） |
| C-9 | 0.9 wt‰ | 20 ℃ | DT-9 | 0.9 wt‰ | 低温循环（20 ℃至 - 58 ℃，， ，，，，，，35 次） |
| D-0 | 0 wt‰ | -58 ℃ | G-0 | 0 wt‰ | 600 ℃ |
| D-3 | 0.3 wt‰ | -58 ℃ | G-3 | 0.3 wt‰ | 600 ℃ |
| D-6 | 0.6 wt‰ | -58 ℃ | G-6 | 0.6 wt‰ | 600 ℃ |
| D-9 | 0.9 wt‰ | -58 ℃ | G-9 | 0.9 wt‰ | 600 ℃ |
2、试验效果与剖析
2.1研磨后CNTs/Ti混淆粉末的微观形貌
图3为0.3wt‰的粉末高倍SEM图像。。。。。。。研磨时间0h(见图3a)，， ，，，，，，视察到粉末的外貌平滑，， ，，，，，，未见CNTs附着，， ，，，，，，批注简朴的混淆方法无法使CNTs有用地粘附到钛金属粉末外貌，， ，，，，，，进而影响其性能和效果。。。。。。。当研磨时间为5h时(见图3b)，， ，，，，，，视察到粉末变得冗杂，， ，，，，，，并且在金属外貌上还可以视察到少许暗区，， ，，，，，，图3d为研磨5h后的放大图，， ，，，，，，视察到CNTs附着在钛基外貌并未爆发团圆征象，， ，，，，，，剖析原由于研磨提供的能量足以破损CNTs颗粒之间的范德华键。。。。。。。当研磨时间增添到10h时(见图3c)，， ，，，，，，可以视察到钛金属粉末越发杂乱，， ，，，，，，基体粉末显著变形并扁平形状增多，， ，，，，，，CNTs附着量并未显著增添。。。。。。。批注进一步增添球磨时间不可增添CNTs的附着度，， ，，，，，，反而会降低钛基粉末的球形度爆发负面影响。。。。。。。图3d为质量分数为0.3wt‰的粉末研磨5h后的放大图，， ，，，，，，可以清晰地视察到CNTs附着在钛基外貌，， ，，，，，，且未爆发团圆征象。。。。。。。
表2为差别研磨时间后的复合粉末外貌元素含量。。。。。。。EDS效果显示，， ，，，，，，随着球磨时间的增添，， ，，，，，，钛基体粉末外貌的C元素含量从3.13at%(0h)显著增添到22.78at%(5h)。。。。。。。球磨5h后，， ，，，，，，C含量的增添速率显著降低，， ，，，，，，球磨10h后，， ，，，，，，C含量的增添速率稳固在25.18at%左右。。。。。。。
2.2温度对试件力学性能的影响
图4为差别温度处置惩罚后的试件抗拉强度和延伸率柱状图。。。。。。。钛合金复合质料试件在室温单向拉伸测试中体现出显着的力学性能各向异性，， ，，，，，，质量分数为0.6wt‰的试件抗拉强度最高(见图4a)。。。。。。。图4b和4c展示了低温处置惩罚和低温循环处置惩罚的拉伸试验效果，， ，，，，，，抗拉强度和延伸率的转变趋势与室温下相同，， ，，，，，，泛起先上升后下降的趋势。。。。。。。而高温处置惩罚后未添加CNTs的试件抗拉强度最高。。。。。。。
值得注重的是，， ，，，，，，加入CNTs的试件高温条件下拉伸性能急剧降低，， ，，，，，，剖析是由于高温处置惩罚时CNTs泛起烧结征象，， ，，，，，，使试件的金属颗粒之间的作用力降低。。。。。。。而随着CNTs含量的增添，， ，，，，，，即便高温条件下CNTs部分烧结，， ，，，，，，内部仍保存部分CNTs与金属粒子之间的作用力，， ，，，，，，故质量分数0.9wt‰仍坚持较高的抗拉强度。。。。。。。
表 2 差别研磨时间粉末外貌元素含量
| 研磨时间（h） | C 含量（at%） | Ti 含量（at%） |
| 0 | 3.13 | 77.26 |
| 5 | 22.78 | 70.33 |
| 10 | 25.18 | 65.62 |
2.3温度对试件拉伸断口的影响
图5展示了室温(20℃)、低温(-58℃)、低温循环(20℃~-58℃)以及高温(600℃)四个差别温度点下的断口情形。。。。。。。从图中可以显着看出，， ，，，，，，试样在爆发断裂前都保存显著的颈缩阶段，， ，，，，，，且颈缩的水平与温度有关。。。。。。。在高温条件下，， ，，，，，，试件的颈缩征象越发显着；；；； ；；在低温条件下，， ，，，，，，试样则会爆发集中变形，， ，，，，，，但变形的水平相较于室温条件下削弱。。。。。。。
这是由于钛原子的运动性在温度较高时会获得增强，， ，，，，，，因此在受到载荷作用时，， ，，，，，，试件更易于爆发滑移变形，， ，，，，，，试样内部的朴陋会逐渐群集并扩大，， ，，，，，，形成韧窝断口。。。。。。。当裂纹在这些区域扩展时，， ，，，，，，其路径会相对曲折，， ，，，，，，消耗大宗的能量，， ，，，，，，从而展现出优异的塑性。。。。。。。然而随着温度的降低，， ，，，，，，试样在受到载荷作用时，， ，，，，，，其位错滑移变得难题，， ，，，，，，导致强度增添。。。。。。。在这种情形下，， ，，，，，，试样更容易沿着懦弱的晶界面爆发断裂，， ，，，，，，最终导致CNTs/Ti试件爆发低能量断裂。。。。。。。
图6为试件断口中心部位b和边沿部位c的高倍SEM图。。。。。。。室温到低温情形，， ，，，，，，拉伸件的断口一直泛起出韧性断裂的特征，， ，，，，，，断口宏观外貌的剪切唇区和纤维区都十明确显。。。。。。。经由低温循环处置惩罚后，， ，，，，，，断口形貌与低温下的形貌相差不大，， ，，，，，，但剪切唇区显得更为稀松。。。。。。。而在高温条件下，， ，，，，，，断口处的纤维区更为麋集，， ，，，，，，剪切唇区被拉长，， ，，，，，，边沿部位则显得更为稀松。。。。。。。
在室温条件下，， ，，，，，，试样的断口特征显示，， ，，，，，，除了边沿部分的瞬断区外，， ，，，，，，中心区域主要体现为绒状纤维小峰，， ，，，，，，这些纤维区占有断口的大部分面积。。。。。。。断口中心和边沿的微观形态都泛起出典范的尺寸大、深度匀称的韧窝特征，， ，，，，，，且韧窝尺寸较大、深度匀称，， ，，，，，，这充分证实晰在室温条件下，， ，，，，，，质料展现出了优异的塑性。。。。。。。当情形为低温时，， ，，，，，，试件的宏观断口形貌与室温下相似，， ，，，，，，微观下断口边沿和中心区域韧窝尺寸有所减小，， ，，，，，，这证实晰随着温度的降低，， ，，，，，，试件的塑性有所下降。。。。。。。经由低温循环处置惩罚后，， ，，，，，，试样宏观断口外貌变得较为粗糙，， ，，，，，，但绒状纤维区依然保存，， ，，，，，，而微观形貌视察到二次裂纹的泛起，， ，，，，，，同时韧窝的尺寸和深度相较于室温条件都有所减小和变浅，， ，，，，，，证实试件韧性的下降。。。。。。。在高温条件下，， ，，，，，，在图中清晰地视察到韧窝特征，， ，，，，，，并泛起大宗高低状的撕裂特征，， ，，，，，，剖析缘故原由在高温条件下，， ，，，，，，试样爆发塑性变形时，， ，，，，，，CNTs袒露在外貌爆发了烧结征象。。。。。。。别的，， ，，，，，，舌状凸台根部泛起的二次裂纹萌生批注试样在高温下依然坚持着一定的塑性变形能力。。。。。。。
3、结论
(1)接纳球磨法制备质量分数为0.3wt‰，， ，，，，，，0.6wt‰，， ，，，，，，0.9wt‰的CNTs/Ti粉末，， ，，，，，，接纳SLM手艺成型，， ，，，，，，经由退火消除内应力和后期处置惩罚获得CNTs/Ti试件。。。。。。。
(2)在低温条件下，， ，，，，，，试样的抗拉强度随着CNTs含量而一直增高，， ，，，，，，当CNTs的含量抵达0.6wt‰时，， ，，，，，，抗拉强度最高，， ，，，，，，为1390.4MPa，， ，，，，，，比室温下增添了96.8%，， ，，，，，，低温循环与低温下的转变趋势相同。。。。。。。高温下，， ，，，，，，0wt‰的试件抗拉强度最高。。。。。。。
(3)拉伸断口的宏观形态展现出显着的韧性。。。。。。。低温条件下，， ，，，，，，微观断口保存韧窝，， ，，，，，，批注试件纵然在低温情形中也维持了较高的塑性。。。。。。。高温条件下，， ，，，，，，拉伸断口有显着的缺陷，， ，，，，，，但仍具备塑性变形的能力。。。。。。。
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（注，， ，，，，，，原文问题：钛合金与碳纳米复合质料的制备及力学性能的研究）
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