編號(hào)：NMJS08553
篇名：多層石墨烯與TiAl合金復(fù)合材料固相燒結(jié)過程中Ti2AlC與Ti3AlC的形成機(jī)制
作者：吳明宇 弭光寶 李培杰 黃旭
關(guān)鍵詞： TIAL合金 固相燒結(jié) 界面反應(yīng) 界面能
機(jī)構(gòu)： 清華大學(xué)機(jī)械系摩擦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院鈦合金研究所 北京市石墨烯及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心
摘要： 向TiAl合金中添加C元素反應(yīng)形成的Ti2AlC相與Ti3AlC相分別具有改善TiAl合金塑性和強(qiáng)度的作用.一般地,液相燒結(jié)過程中會(huì)發(fā)生L+TiC→Ti2AlC(Ti3AlC)的包晶反應(yīng),但在固相燒結(jié)過程中Ti2AlC與Ti3AlC的形成可能具有不同機(jī)制.本文以多層石墨烯為碳源,通過1100-1350℃的固相燒結(jié)獲得C與TiAl合金的界面反應(yīng)組織,借助微觀組織表征與分析,發(fā)現(xiàn)Ti2AlC與Ti3AlC生成過程中沒有TiC參與.進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn)TiC/TiAl,Ti2AlC/TiAl與Ti3AlC/TiAl的界面能分別約為1.2,0.87和0.39 J·m2,據(jù)此得出Ti2AlC與Ti3AlC可以不經(jīng)TiC中間相直接形成.此外,研究還發(fā)現(xiàn)在1150-1250℃幾乎只生成Ti2AlC相,但1250-1350℃界面產(chǎn)物組成為Ti3AlC+少量Ti2AlC相,原因在于燒結(jié)溫度對(duì)基體α相含量存在影響,進(jìn)而影響Ti2AlC與Ti3AlC的形成傾向.在1150-1250℃,TiAl合金基體由γ+少量α相組成,Ti2AlC具有較高形成傾向;1250-1350℃基體幾乎完全轉(zhuǎn)化為α相,α相含量增大對(duì)Ti3AlC的形成具有促進(jìn)作用.研究結(jié)果表明,通過控制TiAl合金與多層石墨烯的固相燒結(jié)溫度,可以調(diào)控Ti2AlC與Ti3AlC的相對(duì)含量,進(jìn)而有望改善TiAl合金的塑性與強(qiáng)度.
