機(jī)械合金化與等離子燒結(jié)制備Ti2AlC-TiAl復(fù)合材料的組織性能研究.pdf

1、TiAl基合金因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、抗蠕變和抗氧化性能突出等優(yōu)點(diǎn)，引起了國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。但是其室溫塑性較低、加工性能差，使其難以加工成形，阻礙了其實(shí)用化。已有研究表明，引入增強(qiáng)相、獲得TiAl基復(fù)合材料是改善材料力學(xué)性能的有效途徑之一。為此，本文采用機(jī)械合金化與等離子燒結(jié)相結(jié)合的方法來制備Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料，以求達(dá)到改善的力學(xué)性能。
　　研究結(jié)果表明，在機(jī)械合金化過程中，隨著過程控制劑添加量的增加，Ti、Al粉末顆粒細(xì)化

2、速度加快、粉末中Ti、Al含量趨于原始設(shè)計(jì)的名義成分以及出粉率得到大幅度提高；增大球料比，加大了輸入球磨體系中的能量，提高了合金化速度，降低了出粉率，同是增加了粉末受污染的程度；隨著球磨時(shí)間的延長，Ti、Al粉末發(fā)生反應(yīng)，先后生成了TiAl3、TiAl、Ti3Al金屬間化合物相和非晶相，球磨繼續(xù)進(jìn)行，非晶相發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變又重新生成了TiAl3、TiAl、Ti3Al金屬間化合物相。綜合考慮各影響因素，獲得的最佳球磨工藝為：丙酮的添加量是Ti

3、/Al粉末重量的1/10，球料比采用20∶1，球磨時(shí)間為50小時(shí)。
　　燒結(jié)后得到兩種塊體材料，一種是添加2wt％碳納米管燒結(jié)得到的Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料，其中Ti2AlC相以三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形式存在，另一種為不加碳納米管燒結(jié)得到的具有雙相結(jié)構(gòu)(α2＋γ)的γ-TiAl基合金。燒結(jié)溫度對所得塊體材料致密度有很大影響，隨著燒結(jié)溫度的升高，塊體材料的致密度隨之增大，當(dāng)燒結(jié)溫度為750℃時(shí)，塊體材料的致密度很差，且存在大量的缺陷。<

4、br>　　對塊體材料的力學(xué)性能研究表明，與雙相結(jié)構(gòu)γ-TiAl基合金相比，Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料具有較高的壓縮率和硬度，且隨著溫度的升高，其壓縮率不斷增大，當(dāng)燒結(jié)條件為1150℃×15min時(shí)，壓縮率可達(dá)19.3％；Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度隨著燒結(jié)溫度的升高而先增大后減小，當(dāng)燒結(jié)條件為950℃×15min時(shí)，其壓縮強(qiáng)度為2217MPa，達(dá)到最大值，當(dāng)燒結(jié)溫度T＞1050℃時(shí)，所得Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料出現(xiàn)