1 引言
由于具有优异的力学性能如低的密度、高的强度和可调的弹性模量，颗粒增强铝基复合材料在汽车制造、化学化工、航天工业等行业中具有很大的应用前景[1,2]。然而，增强相(通常是陶瓷颗粒或金属间化合物)的加入往往会严重损害复合材料的延展性和韧性。这种对延展性和韧性的损害主要归咎于两种可能的原因。首先，如果基体和增强相的界面结合不强，在变形过程中裂纹就容易沿着界面形核[3-5]。其次，即使具有良好的界面结合，一旦外部载荷达到一定临界值，脆的陶瓷或者金属间化合物颗粒非常容易断裂[6-13]。最近，我们研发了一种由Fe-AlxFey核壳结构增强的新型铝基复合材料[12,14]。这种增强相是在烧结过程中通过纯铁和纯铝之间的固相反应在铝基体中形成的[12,14]。与一些由陶瓷颗粒和纯金属间化合物颗粒增强的复合材料相比，采用这种特殊核壳结构作为增强相的复合材料同时拥有高的强度和压缩延性(高达40%)[14]。然而，由于残留空隙的存在，其拉伸延性是非常低的(低于1%)。这些残留空隙主要是由相变过程中的体积膨胀和烧结过程中铝和铁之间的放热反应产生的。
在这篇文章中，为了进一步提高此类新型复合材料的延展性，我们采用同样的方法用钛代替铁来制备Ti-Al3Ti核壳结构增强铝基复合材料。与大多数富Al金属间化合物相比，Al3Ti由于具有高的熔点(1623 K)、杨氏模量(~216 GPa)以及低的密度(3.4g/cm3)而具有吸引力[15]。此外，钛在铝中具有低的扩散速率和溶解度，以至于Al3Ti在高温下会表现出低的粗化速率[15, 16]。更重要的是，在形成Al3Ti的过程中体积改变和热量释放是相对较低的，这有助于复合材料获得高的密度和低的孔隙度[17,18]。
2 实验
原料采用纯度为99.8%、平均粒径为2 μm由气雾化法制得的铝粉和纯度为99.5%、平均粒径为40 μm的商用钛粉，钛粉的体积分数为10%。将加入酒精作为液体媒介的Ti 粉和Al 粉在行星式球磨机中球磨5h，球磨机转速为300 r/min。球磨时充入氩气作为保护气氛，其中球磨混料中的球料比为5:1。将混合后的粉末在75℃干燥5 h，然后在400 MPa压力在室温下将其单轴压制成直径为50 mm的生坯。随后，为了进一步使生坯致密化，将其在等静压力为150 MPa下等
声明：
“Ti-Al3Ti 核壳结构增强铝基复合材料的制备与力学性能” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：中南大学
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2025年05月23日 ~ 25日 
