Tif-Al復合材料微觀組織和力學性能研究.pdf

1、在目前開發(fā)和應用的金屬基復合材料中，鋁基復合材料的研究最為深入。鋁基復合材料具有密度小、比強度和比剛度高、比彈性模量大、導電導熱性好、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、抗蠕變、耐疲勞等一系列優(yōu)點。鈦纖維具有比強度高、塑性好、耐腐蝕等特點。因此，本文制備了Tif/Al復合材料，希望綜合基體與增強體的優(yōu)點，以期獲得一種輕質(zhì)高強，化學穩(wěn)定性好，能夠廣泛應用的航天航空材料。
　　本文采用壓力浸滲法制備了Tif/Al及2D-Tif/Al復合材料。為了

2、抑制過強的Ti-Al界面反應，減少脆性相TiAl3的生成，在鈦纖維表面利用真空離子鍍膜法制備了TiN薄膜。利用光學顯微鏡、精密分析天平、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射對復合材料的微觀組織和界面形貌進行研究。對Tif/Al和2D-Tif/Al復合材料的力學性能進行了研究，獲得了不同纖維方向、不同體積分數(shù)和不同環(huán)境溫度下材料力學性能的變化規(guī)律，并分析了纖維涂層對材料力學性能的影響。
　　TiN涂層厚度非均勻分布，平均厚度在

3、2μm左右。不含涂層的鈦纖維表面有反應產(chǎn)物生成，含涂層的鈦纖維表面沒有發(fā)現(xiàn)TiAl3的存在，證明TiN涂層的出現(xiàn)有效的阻止了界面擴散，有效地控制了界面反應。通過在纖維表面制備TiN涂層，Tif/Al復合材料的抗拉強度提高了近15％，說明的涂層有效改善了界面狀況。另一方面，材料的延伸率略有下降。
　　單向Tif/Al復合材料的縱向抗拉強度達到806MPa，而且材料具有良好的延伸率和塑性。隨著應力方向與纖維軸向之間夾角的增加，復合材料

4、斷裂失效方式有著明顯的變化，在0°-30°方向為軸向拉應力導致的纖維拔出的斷裂模式；30°-45°方向為軸向拉應力和界面剪切應力共同作用的失效模式，而45°-90°方向為界面在拉應力作用下的斷裂模式。單向板不同方向的拉伸強度基本符合Tasi-Hill準則。材料的抗彎強度達到1350MPa，具有較高的強度和韌性。2D-Tif/Al復合材料具有良好的各向同性特點，而45°方向具有較高的拉伸強度和延伸率。
　　Tif/Al復合材料具有較