Al3Ti金屬間化合物合金的制備、微結(jié)構(gòu)表征和性能研究.pdf

1、Ti-Al系金屬間化合物具有低密度、高比強(qiáng)度、高比熔點(diǎn)、高彈性模量以及優(yōu)異的抗氧化性和耐腐蝕性等性能。在幾類常見的Ti-Al金屬間化合物合金中，Al3Ti的密度最低（3.3g/cm3），彈性模量最高（216GPa），抗高溫氧化能力最強(qiáng)。近年來，以Ti箔片來增韌Al3Ti金屬間化合物形成的Ti/Al3Ti金屬間化合物基層狀復(fù)合材料引起了人們的廣泛關(guān)注，是一種很有發(fā)展前景的高溫結(jié)構(gòu)材料和裝甲防護(hù)材料。在對(duì)該層狀復(fù)合材料進(jìn)行深入研究時(shí)可以查找

2、到韌性增強(qiáng)相Ti合金的大量資料，而基體脆性相Al3Ti的資料卻很少，在數(shù)值模擬中有關(guān)Al3Ti的一些基本力學(xué)性能參數(shù)難以找到。
　　為了彌補(bǔ)這方面的不足，需要對(duì)Al3Ti進(jìn)行從微觀結(jié)構(gòu)到力學(xué)性能的研究。但目前沒有一個(gè)很好的Al3Ti的制備方法。本文以層狀復(fù)合材料制備工藝作為參考，提出了利用原材料Ti箔片和Al箔片通過真空熱壓反應(yīng)燒結(jié)方法制備塊狀致密Al3Ti金屬間化合物合金的方法，并對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到了原始箔片的最佳層厚比

3、、壓力、溫度等參數(shù)。利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、能譜儀（EDS）和熱分析方法對(duì)制備得到的Al3Ti進(jìn)行了微結(jié)構(gòu)表征、成分和熱性能分析等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明Al3Ti是唯一生成的Ti-Al系金屬間化合物。通過電子萬能試驗(yàn)機(jī)和 Hopkinson壓桿分別對(duì)Al3Ti進(jìn)行不同應(yīng)變率下的準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明Al3Ti有明顯的應(yīng)變率敏感效應(yīng)。而且Al3Ti在破壞過程中沒有任何的塑性變形，斷裂方式為沿晶和穿晶混合脆性斷

4、裂。對(duì)比以不同原始金屬箔材（TC4和純Ti）制備得到的Al3Ti的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TC4制備的Al3Ti的力學(xué)性能要優(yōu)于純Ti制備的Al3Ti合金。另外，粉末Al3Ti也有很大的用途，可作為顆粒增強(qiáng)相、耐磨層、高溫耐腐蝕薄膜等。因此將壓縮試驗(yàn)后的破碎試樣放在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行不同時(shí)間的球磨，制備出了超微超純的Al3Ti粉體材料。XRD分析結(jié)果表明球磨時(shí)間越長(zhǎng)，Al3Ti粉體材料的粒度越小，在一定條件下，粉體 Al3Ti合金由晶態(tài)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)