放电等离子烧结原位制备TiC/Ti2AlC复合材料及室温力学性能评价

摘要

以Al4C3、Ti和石墨粉为原料(Ti、Al、C的摩尔比为6:1:3)，利用放电等离子烧结(SPS)技术通过原位反应制备出TiC/Ti2AlC的复合材料。结果表明，基体相TiC的晶粒尺寸在2~5 μm左右，反应生成的Ti2AlC颗粒尺度纵向长度为4-10μm，横向宽度为1~2μm，且弥散均匀分布在基体中。三元层状相Ti2AlC的引入大大提高了复合材料的力学性能，复合材料的维氏硬度HV为11 GPa，断裂韧性KIC为5.3MPa·m1/2，抗弯强度σf为(470±50)MPa，弹性模量E为(228±30)GPa。通过压痕法观察了裂纹扩展路径，讨论了材料的断裂机制和增韧机制。材料以沿晶断裂为主，伴随少量穿晶断裂。