TiAl基合金由于具有低密度、高熔點、高比強度和優(yōu)異的抗氧化能力等優(yōu)點,有望取代鎳基高溫合金應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。但是,由于TiAl金屬間化合物固有的本征脆性,加工性能差,從而限制了其應(yīng)用發(fā)展。有效協(xié)調(diào)和平衡TiAl基合金強度和韌塑性之間的矛盾,實現(xiàn)強度和韌塑性協(xié)同提高,是推動并拓寬其應(yīng)用的關(guān)鍵。受貝殼多尺度、多級次結(jié)構(gòu)的啟發(fā),通過仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計成為提高TiAl基合金性能的有效途徑。本文基于復(fù)合化技術(shù)和仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計理念,以Ti₂AlC為增強相、鈦合金箔（Ti-6Al-4V）為韌化層,采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備TC4/Ti₂AlC-TiAl基疊層復(fù)合板材,圍繞復(fù)合板材的相組成、界面層結(jié)構(gòu)及組成、疊層結(jié)構(gòu)、裂紋擴展特征、斷口形貌和室溫力學(xué)性能等進行了研究,揭示了疊層復(fù)合板材的強韌化機理,形成了疊層復(fù)合板材的制備技術(shù)原型。疊層結(jié)構(gòu)復(fù)合板材復(fù)合層主要由Ti₂AlC、α₂-Ti₃Al、γ-TiAl和少量的TiC相組成。疊層結(jié)構(gòu)特征明顯,復(fù)合層和增韌層的界面反應(yīng)產(chǎn)物為Ti_... 

【文章來源】：陜西理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Ti-Al二元相圖[15]

-6-端鈍化、裂紋偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，進而達到復(fù)合材料增韌保強的目的。通常被用于與增強復(fù)合材料的顆粒有碳化物（Ti3AlC2、Ti2AlC）、氮化物（Ti2AlN）、氧化物（Al2O3）、碳化物（SiC、Ti3SiC2）等[16]。近幾年，三元碳化物Ti2AlC因具有陶瓷和金屬的雙重優(yōu)異性能，成為研究的熱點。Ti2AlC屬于六方晶系，空間群為P63/mmc，晶格常數(shù)為a=0.307nm，c=1.769nm。在研究Ti2Al的結(jié)構(gòu)時，發(fā)現(xiàn)Ti2AlC為典型的層狀結(jié)構(gòu)，每6個Ti原子結(jié)合1個C原子形成一個[Ti6C]八面體結(jié)構(gòu)，[Ti6C]八面體的中心為C原子，結(jié)合Al原子依次交替在c軸上進行排列，如圖1-2所示[17]。在整個Ti2AlC結(jié)構(gòu)中，其中Ti-Ti鍵為金屬鍵結(jié)合方式，Ti-C較強的共價鍵和離子鍵，Ti-Al鍵為較弱的共價鍵和金屬鍵連接，而且在目前的研究中沒有發(fā)現(xiàn)Al-C鍵。其中Ti-Al較弱的金屬鍵使Ti2AlC可以具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，較弱的共價鍵容易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，使Ti2AlC具有較好的塑性和各向異性；Ti-C強共價鍵可以使Ti2AlC具有高強度、高彈性模量等優(yōu)異的力學(xué)性能。而且通過已知的研究發(fā)現(xiàn)兩個Ti2AlC分子形成一個晶胞單元[18]。圖1-2Ti2AlC晶體結(jié)構(gòu)(a)和部分原子計算模型(b)[17]Fig.1-2CrystalstructureofTi2AlC(a)andatomiccomputationmodel(b)[17]Ti2AlC的熱膨脹系數(shù)為8.2±0.2×10-6K-1[18]，從表1-1中可以查出TiAl基合金的熱膨脹系數(shù)為11.5×10-6K-1，通過兩組數(shù)據(jù)對比，Ti2AlC和TiAl基合金熱膨脹系數(shù)差別并不是很大。Ti2AlC因為具有特殊結(jié)構(gòu)，所以具有較好的物理性能，密度為4.1g·cm-3，室溫下彎曲強度和斷裂韌性分別為250MPa和9.8MPa·m1/2，雖然力學(xué)性能相比于其它

-16圖2-1疊層結(jié)構(gòu)工藝流程圖Fig.2-1Stackedstructureprocessflowchart表2-3TiAl基疊層結(jié)構(gòu)復(fù)合板材的制備工藝Table2-3PreparationprocessofTiAl-basedlaminatedcompositesheets增韌層數(shù)是否鉆孔保溫時間壓力設(shè)置5否1100℃保溫3min10MPa5是1150℃保溫10min12.5MPa7否1150℃保溫10min12.5MPa7是1150℃保溫10min12.5MPa2.3TiAl基疊層結(jié)構(gòu)復(fù)合板材的測試方法將燒結(jié)好的樣品數(shù)控電火花切割機（EDM）切成國家標準和實驗設(shè)計要求的尺寸。將切割好的樣品進行仔細打磨拋光，砂紙為80目至2000目依次遞增打磨，對打磨后的樣品進行拋光處理，直至樣品表面光滑干凈，沒有明顯劃痕和缺陷，以滿足實驗測試要求。2.3.1復(fù)合板材的相組成和組織結(jié)構(gòu)測試（1）組織結(jié)構(gòu)測試

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]層狀TiB2-TiAl復(fù)合材料板材制備與組織性能研究[D]. 方堃.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3089724