Comparative study of the behaviour of several reinforcement materials in titanium matrix produced by Rapid Sinter Pressing Manufacturing

Abstract

Regarding titanium matrix composites (TMCs), their properties strongly depend on the reinforcement material employed for their manufacturing; this may lead to a multitude of investigations on TMCs. Considering the diverse typology of the reinforcement, six types of ceramic particles were tested in this investigation: B₄C, SiB₆ , TiB₂ , TiC, TiN, and BN. In order to compare their behaviour and their own influence on the properties of the TMCs, the same ratio was employed in the starting materials, 30% volume. Among the techniques for developing TMCs, a significant number of authors propose Powder Metallurgy as a favourable route. In this framework, the novel Rapid Sinter Pressing technique was employed to perform the present study, due to its flexibility, repeatability, and reproducibility, as well as short-run cycle times. The processing temperature (930 °C) was set with the intention of evaluating how the reinforcements behave differently depending on their reactivity with the Ti matrix. In this regard, the main objective of the research was to carry out a comparison on the behaviour of seven TMCs fabricated with similar operational parameters via RSP.

En cuanto a los materiales compuestos de base titanio (TMC), sus propiedades dependen en gran medida del material de refuerzo empleado para su fabricación; dando lugar a una gran diversidad de investigaciones sobre los TMCs. Considerando la diversa tipología del refuerzo, en este estudio se trabajó con seis tipos de partículas cerámicas: B₄C, SiB₆,TiB₂ , TiC, TiN y BN. Para poder comparar su comportamiento e influencia sobre las propiedades de los TMCs, se empleó siempre la misma proporción con respecto al material de partida, 30% en volumen. Entre las técnicas que se conocen para desarrollar TMCs, la pulvimetalurgia ha sido propuesta como una vía favorable por un número significativo de autores. En este marco, para la realización del presente estudio, se utilizó la novedosa técnica Rapid Sinter Pressing, debido a su flexibilidad, repetibilidad y reproducibilidad, así como a sus reducidos tiempos de ciclo. La temperatura de procesamiento (930 °C) se estableció con la intención de evaluar cómo los refuerzos afectan de diferente manera, en función de su reactividad con la matriz de Ti. En este sentido, el objetivo principal de esta investigación ha sido realizar una comparativa del comportamiento de siete TMCs fabricados vía de Compactación por Sinterización Rápida (Rapid Sinter Pressing) bajo las mismas condiciones de procesado.