疊軋及熱處理制備鈦鋁基復(fù)合材料板的微觀組織與性能.pdf

1、鈦鋁合金具有密度小、熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度優(yōu)異等特點(diǎn)，有望成為航天航空領(lǐng)域的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。然而其本質(zhì)脆性使鈦鋁合金板材的成型困難，使用受到巨大限制。本文以純Ti板和Al基復(fù)合材料板為原料，通過疊軋及兩步熱處理的方法成功制備了鈦鋁基復(fù)合材料板，并借助掃描電鏡（SEM），透射電鏡（TEM），X射線衍射儀（XRD），光學(xué)顯微鏡等手段對熱處理過程中的相轉(zhuǎn)變機(jī)制、材料的組織和成分進(jìn)行了研究，并對材料的常溫和高溫力學(xué)性能進(jìn)行了測試。
　　本文

2、中Al基復(fù)合材料的制備采用粉末冶金方法。為了解決低溫?zé)崽幚砗?，TiB2顆粒在材料的孔洞內(nèi)堆積的問題，對增強(qiáng)相進(jìn)行了球磨預(yù)處理，獲得了TiB2包覆在Ti球表面的結(jié)構(gòu)。通過熱擠壓和熱軋制將燒結(jié)態(tài)的Al基復(fù)合材料制成厚度約0.7mm的Al板。
　　將Al基復(fù)合材料板與Ti板交替疊放，通過熱壓和熱軋制獲得結(jié)合良好的Ti/Al復(fù)合板，此時的界面結(jié)合機(jī)制為機(jī)械結(jié)合。在低溫?zé)崽幚磉^程中，Ti/Al界面形成了TiAl3反應(yīng)層。熱處理結(jié)束后，Al基

3、本反應(yīng)完全，而Ti尚有部分剩余。低溫?zé)崽幚砗髮Σ牧线M(jìn)行的熱壓有效地彌合了板層間的孔洞，對提高材料性能起著關(guān)鍵作用。通過高溫?zé)崽幚黼A段的擴(kuò)散反應(yīng)，材料的基體成分轉(zhuǎn)變?yōu)門i3Al和TiAl。片層化熱處理使材料中形成了(a2+γ)片層組織，其斷裂韌性高，綜合力學(xué)性能優(yōu)異。
　　對材料最終狀態(tài)的組織分析表明，材料的基體由 Ti3Al單相和(a2+γ)片層組織構(gòu)成。單相的Ti3Al含有有序和無序兩種結(jié)構(gòu)，其中無序Ti3Al是有序Ti3Al向