Al₂O₃与Ti复合制备Ti/Al₂O₃复合材料可以明显提高Al₂O₃陶瓷的韧性,使Al₂O₃陶瓷的应用范围更加广泛。但高温下Al₂O₃和Ti容易发剧烈的界面反应生成具有较强室温脆性的金属间化合物降低了复合材料的使用性能,且Ti较难以烧结致密。本文以Ta₂O₅为烧结助剂分别采用热压烧结和无压烧结制备Ti/Al₂O₃复合材料,并研究不同掺加量的Ta₂O₅对Ti/Al₂O₃复合材料物相组成、微观结构和力学性能的影响。热压烧结温度为1300℃、1350℃、1400℃和1450℃,烧结压力为30MPa,保温1.5h,Ti/Al₂O₃掺加量为0-10.0 vol.%,复合材料在1400℃Ta₂O₅掺加量为7.0vol.%时综合性能最优,其相对密度、硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为99.01%、14.92GPa、414.45MPa和6.72MPa·m1/2。无压烧结温度为1450℃、1500℃和1550℃,保温1.5h,Ti/Al₂O₃掺加量为为1-10 vol.%,复合材料在1550℃Ta₂O₅掺加量为5.0vol.%时综合性能最优,其相对密度、硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为94.02%、11.84GPa、314.92MPa和4.51MPa·m1/2。XRD结果表明,Ta₂O₅与Ti形成Ti-Ta固溶体从而抑制了钛铝金属间化合物的生成,这种低熔点的固溶体在烧结过程中熔融,填充复合材料的气孔,促进Ti的烧结致密度,提高结晶度。SEM结果表明,掺加Ta₂O₅的复合材料中氧化铝的晶粒尺寸增大明显,这是由于随着Ta₂O₅掺加量的增加,TiO2生成量也增加,TiO2促进Al₂O₃晶粒的长大。同时,掺加Ta₂O₅复合材料Al₂O₃和Ti界面处的TEM分析表明,由于Ta元素的固溶导致Ti相晶格间距增大,使Al₂O₃和Ti界面处出现半共格界面,从而提高了Al₂O₃和Ti界面的结合强度。由于Al₂O₃和Ti的界面结合强度较高,在发生断裂时Ti和Al₂O₃的晶粒均出现了类似阶梯状或断层状的解理断裂,出现了阶梯状的裂纹扩展,延长了裂纹的扩展路径,消耗裂纹扩展能,进而提高了复合材料的力学性能。