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TiC是颗粒增强铝基复合材料中使用率较高的增强体,但是TiC颗粒与铝基体之间较差的润湿性,很难制备组织均匀、性能优良的复合材料。相比于计量比为1:1的TiC,非化学计量比TiCx(x<1)与金属基体之间具有良好的润湿性,同时具有正常计量比TiC颗粒的基本特性,是一种理想的金属基复合材料增强体。然而,传统的方法无法将Ti元素和C元素在球磨中充分混合均匀,而且Ti/C原子比为1:1的TiC具有更低的吉布斯自由能,这使得制备过程中将会有大量的TiC(Ti:C=1:1)相形成。本文以新型三元层状化合物Ti2AlC与Cu为原料,通过原位反应制备了 TiCx/Cu(Al)中间体,然后采用中间体重熔稀释的方法制备以非计量比TiCx为增强相,A1-4.5Cu变形铝合金和Al-10Cu铸造铝合金为基体的铝基复合材料,并利用DSC,XRD,TEM等测试技术对铝基复合材料的组织结构和力学性能进行表征。文章主要结果如下:(1)MAX相Ti2AlC与Cu在900℃以上保温一定时间可发生原位反应,生成TiCx相。随着烧结温度的提高以及保温时间的延长,TiCx中的x值逐渐增大。在1000℃,保温60 min烧结工艺下,中间体XRD结果中仅存在TiCx以及Cu(Al)的衍射峰。(2)采用TiCx/Cu(Al)中间体重熔稀释的工艺将非计量比TiCx引入至Al-10Cu铸造合金,其物相为α-Al,Al2Cu,TiCx和Al3Ti相,且TiCx中的x值均小于0.7。高分辨透射电镜分析表明,TiCx的尺寸达到纳米,主要分布在晶内,且与铝基体界面结合良好。当TiCx的加入量为0.5 wt.%时,复合材料的硬度值最大,为134.7 HV。此外,TiCx的加入提高了 Al-1OCu基复合材料的高温力学性能。(3)通过重熔稀释制备了不同TiCx含量增强A1-4.5Cu基复合材料,并评价了复合材料的时效强化效果和变形能力。复合材料的物相组成为α-Al,TiCx,A12Cu和Al3Ti相。随着TiCx含量的提高,复合材料的晶粒得到细化,时效态复合材料硬度提高。当TiCx含量为0.5 wt.%时,晶粒尺寸约为10～28μm,硬度值最高为114.6 HV。通过热模拟实验得到0.5 wt.%TiCx/Al-4.5Cu基复合材料热激活能为186.15 kJ/mol,而流变应力、变形温度以及应变速率间的本构方程为:8=1.85×1014[sinh(0.01847σ)]5.24904exp(-186.15×103/8.314T)(4)硼元素的加入显著改善了中间体重熔稀释制备的TiCx/Al-10Cu复合材料组织和性能。XRD结果表明,在1000℃保温60 min烧结工艺下Ti2AlC颗粒与Cu发生反应,二者之间的原位反应过程因加入少量硼元素受到影响,其主要物为TiCx、TiB2和Cu(Al)相。随着硼元素含量的提高,复合材料中非计量比TiCx物相的x值逐渐降低。当硼元素的加入量为0.35 wt.%时,TiCx/Al-10Cu基复合在材料维氏硬度值最大,为151.0 HV。相较于Al-10Cu合金,增加幅度为20.1%。此外,硼元素的加入改善了复合材料的高温性能。