Ti,2AlCTiAl复合材料的制备及热处理对其组织与性能的影响

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1、济南大学硕士学位论文摘要TiM金属问化合物由于其低密度、高强度、高熔点和优良的抗蠕变、抗氧化性能及抗燃烧性能，被认为是一种理想的、有开发应用前景的航空、航天以及汽车工业用新型结构材料。本文通过先进的放电等离子烧结技术(SPS)，采用合金化与复合化相结合的方法原位制备rTi2AIC／TiAI复合材料；在此堆础上，设计了两种热处理工艺：多步热处理和快速升温热处理，详细研究了热处理对Ti2AIC／TiAI复合材料显微组织与力学性能的影响。研究发现，在原位制备的Yi2A

2、C／TiAI复合材料中，原位生成的增强相

3、Ti2AIC主要为层片状细小颗粒，均匀分布在基体TiAI颗粒周闻。Ti2AIC／TiAI复合材料的显微组织为等轴近Y组织，其断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂共存的混合模式。通过多步热处理，Ti2AIC／7FiAl复合材料获得了更为细小均匀的等轴近Y组织和晶粒度约为lOp．m左右的双态组织。而且，复合材料的断裂方式由热处理前的混合模式转变为热处理后的穿晶解理断裂。Ti2AIC／TiAl复合材料的弯曲强度和断裂韧性得到了显著的改善。尤其是在1390。C进行退火处理时，可以较大的提高Ti2AIC／TiAI复合材料

4、的力学性能，弯曲强度达到957．91MPa，提高了10．75％，断裂韧性达到20．73MPam№，提高了6．80％。‘研究发现，Ti2AIC／TiAI复合材料在1050。C下进行24h长时均匀化处理时，为了降低体系总的自山能，将发生⋯种组织转变：相界驱动转变。经相界驱动转变后的Ti2AIC／TiAI复合材料将获得晶粒尺寸更为细小均匀的等轴近v组织。研究表明，Ti2AIC增强栩以及掺加的微量元素B对热处理组织具有较好的细化作用，m此获得细化的双态组织和近v组织，大大改善了Ti2AIC／TiAI复合材料的弯

5、曲强度和断裂韧性。Ti2AIC增强相以及微量元素B都可以提高Y相的层错能，阻碍v2<1101全位错分解成Shockle37分位错，显著降低Y晶内片状Ⅱ析出相的形核率，抑制a相，{二长，在定程度I：阻碍Ct2／丫层片晶团的形成。通过快速丁{温热处理，+li!AIC／TiAI复合材料的力学性能得到了显著改善。其中，在1200℃卜进行快速升温热处理后，复合材料的弯曲强度达到1068．29MPa，提高了23．5l％，断裂韧性达到23．37MPam“!，提高r2040％。Ti2A1C／TiAI复合材料的显Ti2A

6、IC／TiAI复合材料的制备发热处理对其组织与性能的影响微组织由等轴近Y组织转变为双态组织。研究发现，快速升温热处理，可以使片状d相快速形核．并加快Ct相的生长速度，在很短的时间内完成a相的析出转变，获得层片厚度较小的a2Iy层片晶团。其形成的ct2／),层片晶团的层片厚度，显著的小于经多部热处理后形成的d2～层片晶团的层片厚度。快速升温热处理可以快速直接地获得晶粒尺寸细小均匀的双惫组织，大大提高生产效率。关键词：TiAI，Ti2AIC，复合材料，热处理，显微组织，力学性能一．塑堕查兰婴主兰堡笙兰．Ab

7、stractTiAIintermetallicisregardedasakindofidealnewtypestructurematerial，havingapplicationprospectinaviation，spaceflightandautomobileindustrybecauseofitslowdensity,highstrength、highmeltingpoint，excellentresistingwrigglechange，resistingoxidationandresistin

8、gburningperformance．Inthisthesis，thesparkplasmasintering(SPS)technologywasusedtofabricateTi2A1C／TiAIin-situreactioncompositeswithalloyingAndthisthesisresearcheddetailedlytheeffectsofmultistepheattreatmentandrapidheatingheattreatmentonthemicrostruetureand

9、themechanicalpropertiesofTi2AIC／TiAIcomposites．IntheTi2A1C／TiAIcompositesfabricatedbySPStechnology．theTi2AICfinegrainssymmetricaldistributingaroundtheTiAlgrains．ThemicrostructureofTi2AICfI'iAIcompositesisnearYmicrostructur