钛合金层和Ti2AlC协同增强TiAl基叠层复合材料的耦合机制

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1、钛合金层和T12A1C协同增强TiAl基叠层复合材料的耦合机制费岩皓艾桃桃袁新强李文虎董洪峰陕西理工大学材料科学与工程学院摘要：以TC4钛合金板材(Ti-6A1-4V)作为强韧层，TiC-Ti-Al混合粉末作为复合层,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备TC4/Tin+1AlC-TiAl叠层结构复合材料(n二1或2)o研究了TC4/TiAl基叠层复合材料组成、结构和力学性能。研究表明，碳化物的原位形成细化了复合材料层中TiAl晶粒，抑制了界面反应，阻碍了裂纹扩展，对提高材料的断裂韧性有利。但随着碳化物含量的增加会导致材料的抗弯强度下降。当Ti2AlC理论生成量为30wt%时，TC4

2、/Tin+,AlCn-TiAl叠层复合材料的断裂韧度在垂直叠层结构受力方向(arresterorientation)上达到55.07MPa•m1/2o当Ti2AlC理论生成量为10wt%时，TC4/Tin+1AlC厂TiAl叠层复合材料的抗弯强度在垂直叠层结构受力方向上达到1222.12MPao关键词：TiAl基复合材料;叠层结构;Ti2AlC;力学性能;TC4钛合金;作者简介：费岩啥(1989—),男，硕士研究生，从事TiAl合金强韧化研究，E-mail:sky_snowstorm@163.com。作者简介：艾桃桃，博士，副教授，硕士研究生导师，从事金属强韧化技术研究工作，联系电

3、话:0916-2641772,Ena订:aitaotaoOl16@126.com收稿日期：2017-08-06基金：国家自然科学基金面上项目(51671116)CouplingmechanismofTiAllaminatedcompositesco-reinforcedbytitaniumalloytougheninglayerandTi2AlCFeiYanhanAiTaotaoYuanXinqiangLiWenhuDongHongfengSchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology;Abs

4、tract：TC4/TiniiAlCn~TiAllaminatedcomposite(n=lor2)waspreparedbysparkplasmasintering(SPS)usingTC4titaniumalloysheets(Ti-6A1~4V)astougheninglayersandTiC-Ti-Almixedpowderascompositelayers.Thecomposition,microstruetureandmechanicalpropertiesofTC4/TiAl-basedlaminatedcompositewereinvestigated.Theres

5、ultsshowthatthein-situTi2AlCparticlescanrefinetheTiAlgrains,restraintheinterfaccreactionandpreventthecrackpropagation,whichisbeneficialtoimprovethefracturetoughnessofthesheets.Butwithincreaseofthecarbidescontent,theflexuralstrengthofthesheetsdecreases.WhenthetheoreticalamountofTi2A1Cis30wt%,th

6、efracturetoughnessofTC4/TinnAlCn-TiAllaminatedcompositereaches55-07MPa•fintheforcedirectionofperpendiculartothelaminatedstructure(arresterorientation)•WhenthetheoreticalamountofTi2AlCis10wt%,theflexuralstrengthofthecompositereachesl222.12MPaintheforcedirectionofperpendiculartothelaminatedstruc

7、ture.Keyword：TiAlbasedcomposites;laniinatedstructure;Ti2AlC;mechanicalproperties;TC4titaniumalloy;Received：2017-08-06航空航天、汽车、国防工业等高技术领域关键技术的突破离不开先进结构材料的支撑。目前广泛应用的银基、钻基等高温合金的服役温度Ciioo°c）已达到了其熔点的90%左右，这类合金的密度普遍偏大，高温下强度大幅降低，难以满足未来高推重比发动机和航