【摘 要】
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TiB2陶瓷增强Al基复合材料（TiB2/Al）具有高比刚度、高比强度和良好的耐磨性,在军事、航空航天、交通运输领域有着良好的应用前景。但是采用传统制备方法如粉末冶金法、原位生成法等难以解决复合材料高强韧性的匹配问题。本论文基于贝壳珍珠层层状结构仿生的思路,分别选择A380铝合金和Al-Cu合金作为复合材料基体,以TiB2陶瓷作为增强相。采用冷冻铸造及压力浸渗工艺成功制备了仿贝壳珍珠层TiB2/A
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TiB2陶瓷增强Al基复合材料（TiB2/Al）具有高比刚度、高比强度和良好的耐磨性,在军事、航空航天、交通运输领域有着良好的应用前景。但是采用传统制备方法如粉末冶金法、原位生成法等难以解决复合材料高强韧性的匹配问题。本论文基于贝壳珍珠层层状结构仿生的思路,分别选择A380铝合金和Al-Cu合金作为复合材料基体,以TiB2陶瓷作为增强相。采用冷冻铸造及压力浸渗工艺成功制备了仿贝壳珍珠层TiB2/A380和TiB2/Al-Cu层状复合材料。通过混合不同陶瓷初始固相含量和添加不同含量明胶的陶瓷浆料,制备不同片层间距和微观形貌的复合材料。并对TiB2/Al基复合材料组织、力学性能和断裂机理进行研究,本文主要研究结果如下:（1）采用冷冻铸造及压力浸渗技术制备了TiB2/A380层状复合材料。复合材料中陶瓷层与金属层呈现带状交替式排列,陶瓷与金属界面结合良好。复合材料力学性能测试结果表明,TiB2/A380层状复合材料性能表现出了明显的各向异性。TiB2/A380层状复合材料表现出了优异的断裂韧性,但是在复合材料TiB2/α-Al界面处存在的Si粒子降低界面的结合强度,不利于复合材料韧性的增强。（2）采用冷冻铸造及压力浸渗技术制备了TiB2/Al-Cu层状复合材料,研究了不同热处理工艺对于复合材料的影响。力学性能测试后发现,经过热处理工艺固溶处理后试样,其强韧性优于铸态试样,这主要是由于铸态试样基体中存在粗大的Al2Cu相极易成为裂纹源,导致整个试样的断裂。（3）采用冷冻铸造及压力浸渗技术制备了不同陶瓷初始固相含量的TiB2/Al-Cu层状复合材料,研究发现随着陶瓷初始固相含量的增加,复合材料陶瓷片层厚度增加,复合材料强度获得了提升但韧性降低。（4）采用冷冻铸造及压力浸渗技术制备了不同明胶含量的TiB2/Al-Cu层状复合材料。研究发现随着明胶含量的增加,复合材料的微观形貌从片层状向“蜂窝”网格状进行转变。复合材料的强度和断裂韧性获得了提升,这主要是由于网格状结构有效的抑制了金属层塑性变形,并且导致多裂纹的产生。
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