[发明专利]一种Ti2

说明书

本发明属于钛铝复合材料领域，具体涉及一种Tisubgt;2/subgt;AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料及其制备方法。该Tisubgt;2/subgt;AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料中，多个片状TiAl单元之间复合有Tisubgt;2/subgt;AlC层；所述片状TiAl单元的厚度为微米级，所述Tisubgt;2/subgt;AlC层的厚度为纳米级。本发明的仿生微纳叠层复合材料，以微米级TiAl层为“砖石”，以纳米级Tisubgt;2/subgt;AlC层为“黏泥”，形成“砖砌式”微纳叠层结构；这种叠层结构能够通过多尺度下对裂纹偏转、钝化和桥接，有利于同时提高Tisubgt;2/subgt;AlC/TiAl复合材料的强度和塑韧性。

技术领域

本发明属于钛铝复合材料领域，具体涉及一种Ti₂AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料及其制备方法。

背景技术

TiAl合金具有轻质、高比强、良好的高温抗氧化性和蠕变抗力等系列优异特性，是使用温度600℃以上较理想的高温轻质结构材料，在“克克计较”的航空航天材料领域展现出令人瞩目的发展前景，是航空航天发动机高压压气机及低压涡轮叶片的潜在首选材料。然而，TiAl合金的室温拉伸塑性低(﹤2％)等缺点制约了其更广泛应用。

为了弥补TiAl合金的缺点，复合化技术被引入到TiAl合金研究领域。在众多适用于TiAl合金的增强相中，Ti₂AlC是一种三元层状陶瓷，其密度和热膨胀系数与TiAl的相当，且兼具金属和陶瓷的优点：具有类似金属的可机械加工性(室温下有位错可以开动)，也具有类似陶瓷的高弹性模量和热稳定性。因此，向TiAl合金中引入“柔性陶瓷”Ti₂AlC有望在保持TiAl合金低密度等优势的基础上，改善TiAl合金的室温塑性并进一步提高其强度。从而成为新一代先进高温结构材料应用于航空发动机领域，具有重要的工程应用前景。

目前关于Ti₂AlC/TiAl复合材料的制备多通过原位反应或者时效析出使Ti₂AlC颗粒弥散分布在TiAl基体中。力学性能测试结果表明Ti₂AlC的引入对TiAl基体的室温强度、高温强度和高温塑韧性均有明显的提升作用，但是Ti₂AlC/TiAl复合材料的室温塑韧性提升并不尽如人意，甚至随着Ti₂AlC含量的增加还会降低TiAl的室温拉伸塑性。这表明弥散分布Ti₂AlC/TiAl复合材料中Ti₂AlC的室温塑韧化效果远未达到预期的水平。这一瓶颈性问题极大地制约了Ti₂AlC/TiAl复合材料的进一步发展和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ti₂AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料，同时具有较高的强度和塑韧性。

本发明的第二个目的在于提供上述Ti₂AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的Ti₂AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料的技术方案是：

一种Ti₂AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料，多个片状TiAl单元之间复合有Ti₂AlC层；所述片状TiAl单元的厚度为微米级，所述Ti₂AlC层的厚度为纳米级。

微米级指尺寸为0.1～100μm，纳米级指尺寸为0.1～100nm。

本发明的Ti₂AlC/TiAl仿生微纳叠层复合材料，以微米级TiAl层为“砖石”，以纳米级Ti₂AlC层为“黏泥”，形成“砖砌式”微纳叠层结构；这种叠层结构能够通过多尺度下对裂纹偏转、钝化和桥接，有利于同时提高Ti₂AlC/TiAl复合材料的强度和塑韧性。