Al3Ti金屬間化合物合金的制備、微結(jié)構(gòu)表征和性能研究.pdf

1、Ti-Al系金屬間化合物具有低密度、高比強度、高比熔點、高彈性模量以及優(yōu)異的抗氧化性和耐腐蝕性等性能。在幾類常見的Ti-Al金屬間化合物合金中，Al3Ti的密度最低（3.3g/cm3），彈性模量最高（216GPa），抗高溫氧化能力最強。近年來，以Ti箔片來增韌Al3Ti金屬間化合物形成的Ti/Al3Ti金屬間化合物基層狀復(fù)合材料引起了人們的廣泛關(guān)注，是一種很有發(fā)展前景的高溫結(jié)構(gòu)材料和裝甲防護材料。在對該層狀復(fù)合材料進行深入研究時可以查找

2、到韌性增強相Ti合金的大量資料，而基體脆性相Al3Ti的資料卻很少，在數(shù)值模擬中有關(guān)Al3Ti的一些基本力學(xué)性能參數(shù)難以找到。
　　為了彌補這方面的不足，需要對Al3Ti進行從微觀結(jié)構(gòu)到力學(xué)性能的研究。但目前沒有一個很好的Al3Ti的制備方法。本文以層狀復(fù)合材料制備工藝作為參考，提出了利用原材料Ti箔片和Al箔片通過真空熱壓反應(yīng)燒結(jié)方法制備塊狀致密Al3Ti金屬間化合物合金的方法，并對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化，得到了原始箔片的最佳層厚比

3、、壓力、溫度等參數(shù)。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、能譜儀（EDS）和熱分析方法對制備得到的Al3Ti進行了微結(jié)構(gòu)表征、成分和熱性能分析等。實驗結(jié)果證明Al3Ti是唯一生成的Ti-Al系金屬間化合物。通過電子萬能試驗機和 Hopkinson壓桿分別對Al3Ti進行不同應(yīng)變率下的準靜態(tài)和動態(tài)壓縮實驗，結(jié)果表明Al3Ti有明顯的應(yīng)變率敏感效應(yīng)。而且Al3Ti在破壞過程中沒有任何的塑性變形，斷裂方式為沿晶和穿晶混合脆性斷

4、裂。對比以不同原始金屬箔材（TC4和純Ti）制備得到的Al3Ti的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TC4制備的Al3Ti的力學(xué)性能要優(yōu)于純Ti制備的Al3Ti合金。另外，粉末Al3Ti也有很大的用途，可作為顆粒增強相、耐磨層、高溫耐腐蝕薄膜等。因此將壓縮試驗后的破碎試樣放在行星式球磨機中進行不同時間的球磨，制備出了超微超純的Al3Ti粉體材料。XRD分析結(jié)果表明球磨時間越長，Al3Ti粉體材料的粒度越小，在一定條件下，粉體 Al3Ti合金由晶態(tài)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)