Tif-Al復(fù)合材料微觀組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、在目前開發(fā)和應(yīng)用的金屬基復(fù)合材料中，鋁基復(fù)合材料的研究最為深入。鋁基復(fù)合材料具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、比彈性模量大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、抗蠕變、耐疲勞等一系列優(yōu)點(diǎn)。鈦纖維具有比強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕等特點(diǎn)。因此，本文制備了Tif/Al復(fù)合材料，希望綜合基體與增強(qiáng)體的優(yōu)點(diǎn)，以期獲得一種輕質(zhì)高強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，能夠廣泛應(yīng)用的航天航空材料。
　　本文采用壓力浸滲法制備了Tif/Al及2D-Tif/Al復(fù)合材料。為了

2、抑制過(guò)強(qiáng)的Ti-Al界面反應(yīng)，減少脆性相TiAl3的生成，在鈦纖維表面利用真空離子鍍膜法制備了TiN薄膜。利用光學(xué)顯微鏡、精密分析天平、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射對(duì)復(fù)合材料的微觀組織和界面形貌進(jìn)行研究。對(duì)Tif/Al和2D-Tif/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，獲得了不同纖維方向、不同體積分?jǐn)?shù)和不同環(huán)境溫度下材料力學(xué)性能的變化規(guī)律，并分析了纖維涂層對(duì)材料力學(xué)性能的影響。
　　TiN涂層厚度非均勻分布，平均厚度在

3、2μm左右。不含涂層的鈦纖維表面有反應(yīng)產(chǎn)物生成，含涂層的鈦纖維表面沒有發(fā)現(xiàn)TiAl3的存在，證明TiN涂層的出現(xiàn)有效的阻止了界面擴(kuò)散，有效地控制了界面反應(yīng)。通過(guò)在纖維表面制備TiN涂層，Tif/Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度提高了近15％，說(shuō)明的涂層有效改善了界面狀況。另一方面，材料的延伸率略有下降。
　　單向Tif/Al復(fù)合材料的縱向抗拉強(qiáng)度達(dá)到806MPa，而且材料具有良好的延伸率和塑性。隨著應(yīng)力方向與纖維軸向之間夾角的增加，復(fù)合材料

4、斷裂失效方式有著明顯的變化，在0°-30°方向?yàn)檩S向拉應(yīng)力導(dǎo)致的纖維拔出的斷裂模式；30°-45°方向?yàn)檩S向拉應(yīng)力和界面剪切應(yīng)力共同作用的失效模式，而45°-90°方向?yàn)榻缑嬖诶瓚?yīng)力作用下的斷裂模式。單向板不同方向的拉伸強(qiáng)度基本符合Tasi-Hill準(zhǔn)則。材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)到1350MPa，具有較高的強(qiáng)度和韌性。2D-Tif/Al復(fù)合材料具有良好的各向同性特點(diǎn)，而45°方向具有較高的拉伸強(qiáng)度和延伸率。
　　Tif/Al復(fù)合材料具有較