原位自生TiAl基復(fù)合材料板材制備與組織性能研究.pdf

1、TiAl合金具有密度小、熔點(diǎn)高、比強(qiáng)度比模量高等特點(diǎn),是一種極具潛力的高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,但其脆性使 TiAl合金成形困難。本文以純Ti板和3vol.％SiCp/Al板為原料,反應(yīng)退火制備了TiAl基復(fù)合材料板,并采用掃描電鏡(SEM),透射電鏡(TEM),X射線衍射儀(XRD),高分辨透射電鏡(HRTEM)等對反應(yīng)退火各階段的相轉(zhuǎn)變機(jī)制及微觀組織進(jìn)行了研究,探索并優(yōu)化了TiAl基復(fù)合材料板材的反應(yīng)退火工藝,并表征了材料的組織及性能。

2、r>　　660℃反應(yīng)退火試驗(yàn)表明,Si元素固溶TiAl3層中,并表現(xiàn)出一定的濃度梯度。Si的固溶導(dǎo)致了TiAl3點(diǎn)陣常數(shù)和彈性模量的變化。多層板反應(yīng)層的生長符合拋物線規(guī)律。低溫反應(yīng)退火過程中,SiC發(fā)生分解,生成Al4C3和Ti(Al,Si)3。
　　1225℃/2h/40MPa熱壓燒結(jié)后,孔洞得以彌合。部分 Ti(Al,Si)3相轉(zhuǎn)變?yōu)門iAl和Ti3Al,導(dǎo)致Ti5Si3相的析出。析出物的Ti5Si3相彌散分布在TiAl基體中

3、。Al4C3與TiAl3反應(yīng),生成[Ti6C]八面體和活性Al原子,隨后生成Ti2AlC和Ti3AlC2。1200℃均勻化熱處理,主要是Ti和Al原子間的擴(kuò)散,使得成分趨于均勻,最終得到了Ti3Al、TiAl、Ti5Si3、Ti2AlC和Ti3AlC2。1200℃/5h片層化熱處理得到了(a2+g)片層組織。彌散分布的Ti5Si3相限制了片層團(tuán)簇的大小,有細(xì)化晶粒的作用。Ti3Al與陶瓷層接觸,生成了少量的Ti3AlC相。Si的固溶使得

4、Ti3Al和Ti3AlC的衍射花樣發(fā)生變化。Ti3Al相和TiAl相存在特定的位向關(guān)系:(111)g//(0001)a2,[110]g//[1120]a2。--
　　對材料最終狀態(tài)的組織分析表明,材料的基體為(a2+g)片層組織,其間彌散分布著Ti5Si3顆粒,片層組織間存在一層陶瓷層,成分為Ti2AlC和Ti3AlC。
　　材料的力學(xué)性能測試表明,室溫下材料的基體硬度約為8.6GPa,彈性模量約270GPa,陶瓷層硬度約為