Ti-,2-AlC-TiAl復(fù)合材料的高溫性能研究.pdf

1、本文首先采用熱爆反應(yīng)合成法制備了TiAl及TiAl(Nb、B)金屬間化合物粉末，利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)，原位制備了Ti2AlC/TiAl和Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料，并對(duì)Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料進(jìn)行了快速升溫?zé)崽幚怼i2AlC/TiAl和Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料的顯微組織為等軸近γ組織，其斷裂方式為沿晶斷裂與穿晶斷裂共存的混合模式；熱處理后材料的顯微組織由等軸近γ組織轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

2、雙態(tài)組織，斷裂方式為穿晶解理斷裂。 用氧化增重法研究了復(fù)合材料在900℃和1000℃的高溫抗氧化性能，利用XRD、SEM、EPMA等分析手段研究了氧化試樣的表面和橫截面。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ti2AlC/TiAl、Ti2AlC/TiAl(Nb、B)及熱處理后Ti2AlC/TiAl(Nb、B)復(fù)合材料試樣的氧化產(chǎn)物主要為TiO2和Al2O3的混合物，呈現(xiàn)多面體規(guī)則排布，氧化層分層現(xiàn)象不明顯，在試樣的氧化層與復(fù)合材料交界處存在孔洞。

3、摻加Nb、B后復(fù)合材料γ組織明顯細(xì)化，材料的抗氧化性能明顯提高，1000℃氧化30h時(shí)氧化層厚度為50～60μm，未摻入Nb、B時(shí)其厚度約為170μm。Nb原子在高溫時(shí)向表面層富積形成富Nb層，阻擋氧原子的繼續(xù)滲入，提高材料的抗氧化性能。顯微組織的不同不會(huì)從根本上改變恒溫氧化產(chǎn)物，只能引起氧化物中各氧化物含量的微小變化。 利用殘余強(qiáng)度法研究了復(fù)合材料在熱震溫差200～800℃的抗熱震性能，發(fā)現(xiàn)，Ti2AlC/TiAl(Nb、B)

4、復(fù)合材料在△T為400℃時(shí)強(qiáng)度下降不明顯，還保留有原始強(qiáng)度的95.46％，當(dāng)△T為500℃時(shí)強(qiáng)度已明顯下降，此時(shí)強(qiáng)度僅為熱震前的50％，此后隨著熱震溫差的升高，強(qiáng)度逐漸下降，但下降的幅度減慢。熱處理后材料的熱震溫差明顯提高，熱震溫差△T為500℃。隨著熱震溫差的升高，結(jié)構(gòu)變得疏松，試樣中的孔洞逐漸增多并增大，材料中出現(xiàn)微裂紋，導(dǎo)致熱震后材料強(qiáng)度的下降；材料的斷裂模式由熱震前的穿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵴鸷蟮难鼐嗔选?原位生成的Ti2Al