燃烧合成制备原位内生tialc陶瓷颗粒增强tial基复合材料的微观组织及压缩性能

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1、燃烧合成制备原位内生Ti2AlC陶瓷颗粒增强TiAl基复合材料的微观组织及压缩性能#邱丰，舒世立，胡威*510152025303540（吉林大学材料科学与工程学院，长春130025）摘要：在本工作中，Ti2AlC颗粒增强TiAl基复合材料通过Ti–Al–C体系原位燃烧合成加热压方法成功制备。研究了Ti2AlC颗粒含量对复合材料压缩性能和加工硬化行为的影响。使用差热分析（DTA）和X射线衍射（XRD）手段研究了Ti–Al和Ti–Al–C体系反应中的相转变过程。结果显示C元素的添加不但导致形成了Ti2AlC相，还降低了TiAl和Ti

2、3Al相的形成温度。Ti2AlC/TiAl复合材料的屈服强度、最大压缩强度和加工硬化率都高于TiAl合金，并且都随着Ti2AlC陶瓷含量的增加而增大。6vol.%Ti2AlC/TiAl复合材料在没有牺牲延展性的情况下，最大压缩强度比TiAl合金高144MPa。关键词：复合材料；陶瓷；金属间化合物中图分类号：TG148MicrostructureandcompressionpropertiesofinsituTi2AlC/TiAlcompositesfabricatedbycombustionsynthesisreactionQIUF

3、eng,SHUShili,HUwei(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,JilinUniversity,Changchun130025)Abstract:Inthispaper,theTi2AlC/TiAlcompositesaresuccessfullyfabricatedutilizingthemethodofthecombustionsynthesisandhotpressconsolidationintheTi–Al–CsystemandtheeffectoftheTi2A

4、lCcontentonthecompressionpropertiesandwork-hardeningbehaviorofthecompositeshasbeeninvestigated.ThephasetransitionsintheTi–AlandtheTi–Al–Csystemsareinvestigatedbythedifferentialthermalanalysis(DTA)andX-raydiffraction(XRD).TheresultsrevealthattheadditionofCnotonlyleadsto

5、theformationoftheTi2AlCphasebutalsolowerstheformationtemperaturesoftheTiAlandTi3Alphases.Theyieldstrength,theultimatecompressionstrengthandtheworkhardeningrateoftheTi2AlC/TiAlcompositesareallhigherthanthoseoftheTiAlalloyandincreasewiththeincreaseintheTi2AlCcontent.Thea

6、verageultimatecompressionstrengthofthe6vol.%Ti2AlC/TiAlcompositeis144MPahigherthanthatoftheTiAlalloywithoutsacrificingductility.Keywords:Ceramics;Composites;Intermetallics0引言TiAl合金由于具有低密度、高熔点、高的比强度和比模量、低的蠕变速率和出众的抗高温氧化能力，其比强度、抗蠕变性和抗氧化性优于Ti合金和Ni基高温合金，使TiAl合–高温强度限制了其广泛应用[

7、8]。因此，关于提高TiAl合金强度和塑性的研究对其取代镍基高温合金成为重要的航空、航天材料具有重要的理论和应用价值。当前，关于改善TiAl合金强度和塑性的研究仍是当前国际上急需解决的世界难题。外加法最大的缺点是增强相与基体界面不干净，界面结合不好，这将会导致复合材料的力学性能较差。而且，陶瓷颗粒增强基金项目：高等学校博士学科点基金专项资助（No.20100061120063）作者简介：邱丰，1980年出生于辽宁省葫芦岛市，吉林大学材料科学与工程学院副教授，从事多元合金凝固与金属基复合材料的研究工作.qiufeng@jlu.edu.

8、cn-1-金具有替代镍基高温合金成为高温轻质合金的潜力[17]。然而，TiAl合金较差的室温塑性和相以外加的方式加入，陶瓷颗粒的团聚现象非常严重。因此，采用原位内生的方法制备陶瓷颗粒增强TiAl基复合材料具有重要的理论与实际意义。燃