基于Ti-(Al-Si)體系Ti5Si3-TiAl復(fù)合材料板材制備與力學(xué)性能.pdf

1、TiAl基合金由于具有密度小、高溫強度高等優(yōu)良的特性而成為高強輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料的首選，TiAl基合金板材在航空航天發(fā)動機及低壓渦輪葉片等零部件中有著廣闊的應(yīng)用前景。但是TiAl基合金具有本質(zhì)脆性，加工成形困難，板材的制備存在一定的難度。本文以Al-Si合金箔和純Ti箔為原料，通過熱壓及反應(yīng)合成的方法制備出了(α2+γ)片層與TiAl單相層交疊的Ti5Si3顆粒增強層狀結(jié)構(gòu)的TiAl基復(fù)合材料板材。探索優(yōu)化了熱處理工藝，分析了反應(yīng)熱處理過

2、程中板材的微觀組織及物相組成，對相轉(zhuǎn)變規(guī)律及反應(yīng)合成機理進行了研究，并對其高溫力學(xué)性能進行了測試與分析。
　　將熱壓后結(jié)合良好的多層Ti-(Al-6Si)復(fù)合材料板在700oC進行低溫?zé)崽幚?，利用液固反?yīng)加快反應(yīng)速度，Si不斷地固溶到生成的TiAl3相中，反應(yīng)層Ti(Al,Si)3中的Si存在濃度梯度，沿著Al-Si/Ti(Al,Si)3界面到Ti/Ti(Al,Si)3界面的方向Si含量呈現(xiàn)降低趨勢。
　　在1200 oC高

3、溫?zé)崽幚磉^程中，隨著相的轉(zhuǎn)變Ti(Al,Si)3層中的Si原子在TiAl層和TiAl2層中以Ti5Si3顆粒的形式析出，EDS/TEM結(jié)果表明Ti5Si3顆粒中固溶了一定量的Al。1200℃/8h的高溫?zé)崽幚砗笾苽涑鰧訝畹腡iAl層與Ti3Al層交替分布的TiAl基復(fù)合材料板材。
　　經(jīng)過1400℃/25min的片層化熱處理后制備出了(α2+γ)片層與TiAl單相層交疊的Ti5Si3顆粒增強層狀結(jié)構(gòu)的TiAl基復(fù)合材料板材。原始A

4、l-Si合金層的位置形成了TiAl單相層，原始Ti層的位置形成了(α2+γ)片層，大量的原位自生的Ti5Si3顆粒彌散分布在TiAl單相層中，(α2+γ)片層中Ti5Si3顆粒相對較少，一部分Ti5Si3顆粒分布在片層組織周圍，呈現(xiàn)準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀分布的特點，增強相Ti5Si3顆粒與基體結(jié)合良好，沒有孔隙產(chǎn)生。板材中Ti5Si3顆粒的分布受控于Si在TiAl3層的分布情況。
　　高溫拉伸試驗結(jié)果表明，隨著溫度的逐漸升高，Ti5Si3/T