Ti,2AlCTiAl复合材料的高温性能研究

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1、济南大学硕士学位论文摘要本文首先采用热爆反应合成法制备了TiAl及TiAl(Nb、B)金属间化合物粉末，利用放电等离子烧结技术(SPS)，原位制备了Ti2A1c／TiAl和Ti2Alc／TiAl(Nb、B)复合材料，并对Ti2AlC／TiAl(Nb、B)复合材料进行了快速升温热处理。Ti2A1C厂nAl和Ti2A1C／TiAl(Nb、B)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：热处理后材料的显微组织由等轴近Y组织转变为双态组织，断裂方式为穿晶解理断裂。用氧化增重法研究了复合材料在900℃和100

2、0℃的高温抗氧化性能，利用xRD、SEM、EPMA等分析手段研究了氧化试样的表面和横截面。结果发现，Ti2AlC，riAl、Ti2Alc／TiAl(Nb、B)及热处理后Ti2Alc厂nAl(Nb、B)复合材料试样的氧化产物主要为Ti02和A1203的混合物，呈现多面体规则排布，氧化层分层现象不明显，在试样的氧化层与复合材料交界处存在孔洞。掺加Nb、B后复合材料v组织明显细化，材料的抗氧化性能明显提高，1000℃氧化30h时氧化层厚度为50～60“m，未掺入Nb、B时其厚度约为170¨m。Nb原子在高温时向表面层富积形成富Nb层，阻挡氧

3、原子的继续渗入，提高材料的抗氧化性能。显微组织的不同不会从根本上改变恒温氧化产物，只能引起氧化物中各氧化物含量的微小变化。利用残余强度法研究了复合材料在热震温差200～800℃的抗热震性能，发现，Ti2AlC／TiAI(Nb、B)复合材料在△T为400℃时强度下降不明显，还保留有原始强度的95．46％，当△T为500℃时强度已明显下降，此时强度仅为热震前的50％，此后随着热震温差的升高，强度逐渐下降，但下降的幅度减慢。热处理后材料的热震温差明显提高，热震温差△T为500℃。随着热震温差的升高，结构变得疏松，试样中的孔洞逐渐增多并增大，

4、材料中出现微裂纹，导致热震后材料强度的下降：材料的断裂模式由热震前的穿晶断裂转变为热震后的沿晶断裂。原位生成的Ti2AlC增强相以及掺加的微量元素B可以细化Ti2Alc／TiAl复合材料的热处理组织，细化晶粒可以提高断裂韧性，提高材料抗热震性能。Nb可以进入TiAl和TiC晶格，生成州b，Ti)2AlC，对材料起固溶强化作用。关键词：Ti2AlC／TiAl，复合材料，高温，抗氧化性，抗热震性Tj2Alc／TiAI复合材料的离温性能研究AbstractInthisthesis，theheatburstmethodwasusedtocom

5、poseTiAlandTiAl(Nb、B)basedalloypowder，thesparkplasmasinte^ng(SPS)technologywasusedtof萏bricateTi2AlC／TiAlin—situreactioncomposites．Ti2AIC／TiAl(Nb、B)compositeswereheatedby吐=【emethodoffapidheatingheattreatmenlThemicrostructuresofTi2AIC／TiAlandTi2AlC厂nAl(Nb、B)compositesaren

6、earVmicrostructure．ThefracturemodeofcompositescomprisestransgranularcleaVagefractureandintergranularfracture．ARerrapidheatingheattreatment，compositesobtainduplexmicrostmctures，arldthefiacturemodewastrallsgraIlularcleavagefracture．Theoxidationresistancepropeniesat900℃and

7、1000℃werestudiedbythemethodofaddingwei曲t，xRD、SEM、EPMAajlalysismethods、vereusedtostudysurfaceandoxidescross-sectionofoxidationsamples．It’sshownfhattheoxidationproductionofTi2AlC／TiAl、Ti2AlC，丁iAl(Nb、B)andaRerrapidheatingheattreatmentTi2AlC／TiAI(Nb、B)compositeswe诧t

8、1emiXtl

9、lreofTi02andAl203，thejayeredphenomenonwasnotclcar’theproductionwerepolyhedron，andtherewasmuchholesattheinterfa