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TiAl合金具有众多优异的综合性能,如密度低、高强度及良好的抗氧化性等特点,成为航天航空领域中具有极大应用前景的轻质高温结构材料,但作为金属间化合物的TiAl合金具有本质脆性,其室温塑性低、室温韧性低等特点制约了TiAl合金的广泛应用。纯Ti和Ti-6Al-4V合金的室温塑性和韧性较好,在TiAl合金中引入纯Ti和Ti-6Al-4V合金有望提升TiAl合金的室温韧性。本文以锻态Ti-43Al-9V-0.3Y合金、纯Ti和Ti-6Al-4V合金为原料,采用真空热压法制备了Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti和Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料,随后对Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料进行多步热处理。研究分析了层状复合材料的相组成,显微组织结构以及界面区域的显微组织,探究了层状复合材料的力学性能。采用真空热压法,在工艺条件为(1000℃-1100℃)/30MPa/3h下制备Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti和Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料,发现Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti和Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料的层与层之间有明显的区分,界面结合良好,没有孔洞和裂纹,致密度高。研究了复合材料界面层区域的显微组织结构。由于原子间相互扩散,通过1000℃和1100℃热压得到的Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti层状复合材料界面层厚度分别约为20μm、193μm,通过1000℃热压得到的Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料界面层厚度约为33μm;Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti和Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料界面层由两部分组成,即靠近TiAl合金界面处的β/β0相组成和靠近纯Ti或Ti-6Al-4V合金界面处的α/α2相组成;层状复合材料界面区域的显微硬度结果表明,界面区域含β/β0相多的区域硬度最高,含α/α2相多的区域硬度低。室温三点弯曲测试结果表明,由于塑性和韧性较好的纯Ti和Ti-6Al-4V合金板的加入,复合材料抗弯试样都没有发生断裂,且层状复合材料在平行于热压方向上的抗弯强度整体高于在垂直于热压方向上的抗弯强度。1000℃热压下Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti复合材料较1100℃热压下的复合材料具有更高的抗弯强度和挠度,1000℃热压下三层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti复合材料在平行于热压方向上的抗弯强度最高,为1062.92MPa;1000℃热压下的五层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V复合材料在平行于热压方向上的抗弯强度最高,为1215.07MPa。室温拉伸测试结果表明,1000℃热压下的五层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti复合材料的抗拉强度和拉伸应变最高,分别为513.63MPa、0.90%,均高于1100℃热压下的Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti复合材料的抗拉强度和拉伸应变;1000℃热压下三层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V复合材料的抗拉强度和拉伸应变最高,分别为692.63MPa、0.82%。室温断裂韧性测试结果表明,层状复合材料在平行于热压方向上的断裂韧性整体高于在垂直于热压方向上的断裂韧性,原因在于加入塑性和韧性较好的纯Ti和钛合金板,裂纹在由脆性的TiAl合金层扩展到纯Ti或钛合金层时,裂纹会在层间发生裂纹钝化、裂纹偏转、裂纹桥联等现象,从而消耗裂纹扩展的能量,达到增韧的目的。1000℃和1100℃热压下三层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti复合材料在平行于热压方向上的断裂韧性最高,分别为18.20MPa·m1/2、19.17MPa·m1/2;1000℃热压下五层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V复合材料在平行于热压方向上的断裂韧性最高,为31.37MPa·m1/2,较TiAl合金材料的断裂韧性提升了约90%。研究热处理态Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V层状复合材料的显微组织和力学性能。在多步热处理工艺为1230℃/30min/FC+960℃/1h/AC+500℃/4h/AC和1270℃/30min/FC+960℃/1h/AC+500℃/4h/AC下,热处理态TiAl/Ti-6Al-4V层状复合材料界面层厚度分别约为440μm、530μm,复合材料中TiAl合金和Ti-6Al-4V合金中心部位的组织为双态组织;在热处理工艺为1270℃/30min/FC+960℃/1h/AC+500℃/4h/AC时,Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V三层复合材料在平行于热压方向上的断裂韧性最高,为39.19MPa·m1/2,较多步热处理前的Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V复合材料最高断裂韧性提升约25%,较TiAl合金材料提升了137%;两种热处理工艺下,五层Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V复合材料在平行于热压方向上的抗弯强度最高,分别为1237.77MPa、1101.70MPa。