纖維增強Ti-Al3Ti層狀復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、纖維增強金屬基復(fù)合材料已經(jīng)逐漸成為人們研究的熱點問題，主要是通過纖維的加入來增強其強度韌性，但是關(guān)于纖維增強金屬基層狀復(fù)合材料的研究還鮮有報道。本實驗采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)成功制備出了纖維增強層狀復(fù)合材料 Ti/Al3Ti。由于在 Al3Ti基體中引入的纖維具有高強度、高模量、耐腐蝕、耐高溫等特點，材料的整體強度得到明顯提高，塑韌性得到改善，從而擴大了它們在軍用武裝設(shè)備、航天及汽車工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。本碩士論文主要研究了金屬鎢絲和碳纖維兩種

2、增強體增強的金屬間化合物層狀復(fù)合材料Ti/Al3Ti的制備技術(shù)和力學(xué)性能。研究結(jié)果證明：
　　制備鎢絲增強Ti/Al3Ti層狀復(fù)合材料的過程中，得到了最佳的制備工藝參數(shù)，即在最高溫度685℃下保溫時間4小時，所加壓力為3MPa，并且隨爐緩慢冷卻。此時，與其他制備工藝相比鎢絲剩余量較大，且裂紋缺陷減少。根據(jù)晶體學(xué)與熱力學(xué)理論，在不同溫度下鎢絲會與鋁發(fā)生不同機理的包晶反應(yīng)，而本實驗采用的工藝使得最后在鎢絲周圍不存在鎢鋁的任何一種化合物

3、，二者最終以固溶體的形式存在。
　　碳纖維增強Ti/Al3Ti層狀復(fù)合材料的制備過程中，在采取對碳纖維表面化學(xué)鍍銅處理后，能夠有效改善纖維與基體的潤濕性，當(dāng)鍍銅溫度為30℃，振蕩時間為40min時，鍍銅效果最佳。當(dāng)最高溫度為685℃，在保溫階段經(jīng)過1.5h后開始加壓，采用階梯冷卻方式制備出的碳纖維增強Ti/Al3Ti層狀復(fù)合材料在顯微結(jié)構(gòu)上沒有明顯缺陷，制備出的復(fù)合材料存在C、Ti與Al3Ti相，準(zhǔn)靜態(tài)下，垂直疊層方向加載的抗壓強

4、度為1545MPa，平行于疊層方向加載的抗壓強度為1175MPa；高應(yīng)變率加載條件下，垂直于疊層方向的動態(tài)抗壓強度為1724MPa。在壓縮試驗過程中，纖維在基體中斷裂方式為纖維的拔出斷裂，同時其斷口面又較為平整，因此還伴隨整根纖維的脆性斷裂。拉伸實驗中，碳纖維增強Ti/Al3Ti層狀復(fù)合材料的抗拉強度為500MPa，應(yīng)變?yōu)?.13，而Ti/Al3Ti層狀復(fù)合材料的抗拉強度為413MPa，應(yīng)變?yōu)?.11，碳纖維的加入提高了材料的抗拉性能，