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国民经济和国防建设的需求不断推动着高技术新型陶瓷材料的发展。Ti2AlC和Ti3AlC2陶瓷是两种非常有潜力的三元纳米层状陶瓷(MAX相)。该类陶瓷同时具有陶瓷性M-X共价键和金属性M-A键,所以同时具有陶瓷和金属的优异性能。这些优异的性能使其有望在核反应堆,航空航天,装甲防护,轨道交通、海洋工程等高技术领域获得应用。然而与其他工程陶瓷相比,Ti2AlC和Ti3AlC2陶瓷的压缩、弯曲强度和硬度差距很大;而与金属材料比,Ti2AlC和Ti3AlC2陶瓷的断裂韧性不足,限制了材料的应用空间。本论文主要通过制备取向Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料来研究其强韧化效果。利用反应球磨的方法制备两种陶瓷的纳米片层粉体,通过热压烧结粉体的方法制备超细晶的陶瓷块体,利用细化晶粒提高材料的强度。同时由于纳米粉体吸氧,会在烧结过程中析出纳米弥散分布的Al2O3相,进一步提高材料的强度。该方法制备的Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料微观组织取向性和织构特征明显,材料沿某些方向的裂纹扩展可以偏转,材料的断裂韧性得到大幅提升。同时研究了 Al元素添加对烧结的Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料的影响,通过少量Al元素添加大幅提高了 Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料的抗氧化性。利用多种分析表征手段,研究了上述方法制备材料的微观结构、物理性能、力学性能、抗氧化性等。主要结果如下:制备的Ti2AlC复合材料中,Ti2AlC和Ti3AlC2相的含量约为60 wt%和30 wt%,Al2O3相的含量约为9.3 wt%。制备的Ti3AlC2复合材料中,Ti3AlC2和TiC相含量约为75 wt%和15 wt%,Al2O3相的含量约为9.5 wt%。Ti2AlC复合材料样品的晶粒平均长度为1.09 μm,平均厚度为0.37 μm,Ti3AlC2复合材料样品的晶粒平均长度为1.53μm,平均厚度为0.42μm。两种复合材料的显微硬度从粗晶材料的4 GPa左右,提高到了 6～8 GPa之间。Ti2AlC复合材料的室温抗压强度超过2 GPa,Ti3AlC2复合材料的室温抗压强度约1.8 GPa左右,都接近其粗晶材料的3倍。Ti2AlC复合材料断裂韧性在平行于晶体c轴加载时断裂韧性为8.5 MPa.m1/2。Ti3AlC2复合材料的断裂韧性在平行于晶体c轴加载时断裂韧性为16.1 MPa.m1/2。Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料在平行于晶体c轴方向加载时抗弯强度分别为735 MPa和853 MPa。由于材料中Al元素向Al2O3相转变导致所制备的Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料在高温下氧化无法生成保护性Al2O3膜,材料的抗氧化性非常差。因此研究了 Al元素添加提高Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料抗氧化性的方法。发现添加2 wt%Al元素烧结的Ti2AlC和Ti3AlC2复合材料抗氧化性达到正常粗晶材料的水平,同时材料的各项力学性能下降在非常小的范围内。分析表征了上述材料的微观组织,提出了几种强化扩散提高烧结活性的机理解释。