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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 11/2018

03.08.2018

Microstructure and Mechanical Properties of In Situ TiB/TiC Particle-Reinforced Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr Composites Synthesized by Spark Plasma Sintering

verfasst von: Steffen Grützner, Lutz Krüger, Christian Schimpf, Markus Radajewski, Ines Schneider

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 11/2018

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Abstract

In situ TiB and TiC particle-reinforced titanium matrix composites (TMCs) based on a near-β Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr alloy (Ti-5553) reacting chemically with B4C were processed by spark plasma sintering (SPS). The influence of powder milling parameters (low-energy mixing or high-energy milling) on the chemical reaction behavior between the matrix and the B4C particles during sintering was investigated. Taking the microstructure into account, characterization of the particle strengthening effect was carried out under compressive loading conditions. High-energy milling resulted in a significantly higher degree of B4C conversion during sintering. This was attributed to plastic deformation of the initial matrix powder and more homogeneous distribution of the B4C particles accompanied by a significant reduction in cluster formation. In comparison to the unreinforced Ti-5553 matrix, the hardness, stiffness, and compressive strength of the TMCs were successfully increased due to particle reinforcement. The powder milling treatment improved these properties further—a phenomenon directly associated with the higher degree of B4C conversion. Instead of the expected formation of stoichiometric TiC, the formation of nonstoichiometric TiC1−x with x ≈ 0.5 was observed. Molybdenum, vanadium, and chromium formed a solid solution in TiB and TiC1−x. Additionally, the titanium content in the matrix particles was markedly reduced, while the aluminum content roughly doubled.

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Metadaten
Titel
Microstructure and Mechanical Properties of In Situ TiB/TiC Particle-Reinforced Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr Composites Synthesized by Spark Plasma Sintering
verfasst von
Steffen Grützner
Lutz Krüger
Christian Schimpf
Markus Radajewski
Ines Schneider
Publikationsdatum
03.08.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 11/2018
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-018-4849-z

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