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.docVIP

  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* 5 10 15 20 25 30 35 40 （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 Ti3Al 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。6 vol.% 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：TG148 Microstructure and compression properties of in situ Ti2AlC/TiAl composites fabricated by combustion synthesis reaction QIU Feng, SHU Shili, HU wei (Department of Materials Science and Engineering, Jilin University,Changchun 130025) Abstract: In this paper,the Ti2AlC/TiAl composites are successfully fabricated utilizing the method of the combustion synthesis and hot press consolidation in the Ti–Al–C system and the effect of the Ti2AlC content on the compression properties and work-hardening behavior of the composites has been investigated. The phase transitions in the Ti–Al and the Ti–Al–C systems are investigated by the differential thermal analysis (DTA) and X-ray diffraction (XRD). The results reveal that the addition of C not only leads to the formation of the Ti2AlC phase but also lowers the formation temperatures of the TiAl and Ti3Al phases. The yield strength, the ultimate compression strength and the work hardening rate of the Ti2AlC/TiAl composites are all higher than those of the TiAl alloy and increase with the increase in the Ti2AlC content. The average ultimate compression strength of the 6 vol.% Ti2AlC/TiAl composite is 144MPa higher than that of the TiAl alloy without sacrificing ductility. Key words: Ceramics; Composites; Intermetallics 0 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[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