1 引言
由于具有優異的力學性能如低的密度、高的強度和可調的彈性模量，顆粒增強鋁基復合材料在汽車制造、化學化工、航天工業等行業中具有很大的應用前景[1,2]。然而，增強相(通常是陶瓷顆?；蚪饘匍g化合物)的加入往往會嚴重損害復合材料的延展性和韌性。這種對延展性和韌性的損害主要歸咎于兩種可能的原因。首先，如果基體和增強相的界面結合不強，在變形過程中裂紋就容易沿著界面形核[3-5]。其次，即使具有良好的界面結合，一旦外部載荷達到一定臨界值，脆的陶瓷或者金屬間化合物顆粒非常容易斷裂[6-13]。最近，我們研發了一種由Fe-AlxFey核殼結構增強的新型鋁基復合材料[12,14]。這種增強相是在燒結過程中通過純鐵和純鋁之間的固相反應在鋁基體中形成的[12,14]。與一些由陶瓷顆粒和純金屬間化合物顆粒增強的復合材料相比，采用這種特殊核殼結構作為增強相的復合材料同時擁有高的強度和壓縮延性(高達40%)[14]。然而，由于殘留空隙的存在，其拉伸延性是非常低的(低于1%)。這些殘留空隙主要是由相變過程中的體積膨脹和燒結過程中鋁和鐵之間的放熱反應產生的。
在這篇文章中，為了進一步提高此類新型復合材料的延展性，我們采用同樣的方法用鈦代替鐵來制備Ti-Al3Ti核殼結構增強鋁基復合材料。與大多數富Al金屬間化合物相比，Al3Ti由于具有高的熔點(1623 K)、楊氏模量(~216 GPa)以及低的密度(3.4g/cm3)而具有吸引力[15]。此外，鈦在鋁中具有低的擴散速率和溶解度，以至于Al3Ti在高溫下會表現出低的粗化速率[15, 16]。更重要的是，在形成Al3Ti的過程中體積改變和熱量釋放是相對較低的，這有助于復合材料獲得高的密度和低的孔隙度[17,18]。
2 實驗
原料采用純度為99.8%、平均粒徑為2 μm由氣霧化法制得的鋁粉和純度為99.5%、平均粒徑為40 μm的商用鈦粉，鈦粉的體積分數為10%。將加入酒精作為液體媒介的Ti 粉和Al 粉在行星式球磨機中球磨5h，球磨機轉速為300 r/min。球磨時充入氬氣作為保護氣氛，其中球磨混料中的球料比為5:1。將混合后的粉末在75℃干燥5 h，然后在400 MPa壓力在室溫下將其單軸壓制成直徑為50 mm的生坯。隨后，為了進一步使生坯致密化，將其在等靜壓力為150 MPa下等
聲明：
“Ti-Al3Ti 核殼結構增強鋁基復合材料的制備與力學性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中南大學
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2025年07月09日 ~ 11日 
