非連續顆粒增強鈦基復合材料制備技術與研究進展*

韓遠飛，邱培坤，孫相龍，馮家浩，王立強，呂維潔

（上海交通大學材料學院金屬基復合材料國家重點實驗室，上海 200240）

隨著我國航空、航天事業的發展，對航空、航天用結構材料的要求更為突出地集中于輕質、高強、高韌及高剛度等方面，為適應這一發展趨勢，作為高性能輕質的鈦合金及其復合材料，已成為國家重大新材料研究發展方向之一[1-3]。高強度、高韌性、高彈性模量的鈦基復合材料更是先進結構材料發展的重要研究方向之一[2-3]。為進一步拓寬高強、高模結構材料的服役溫度范圍，出現提出通過添加穩定的增強體來提高強度和高模量的報道[3-4]。

這種顆粒增強鈦基復合材料（TMCs）是由一種或多種陶瓷顆粒與不同金屬基體組成的復合材料，具有眾多優良特點，其高溫強度、蠕變抗力、比剛度、抗沖擊性、疲勞性能等都比單一材料性能有所提高，適用于航空航天極端苛刻的工作條件，被認為是一種能突破現有高溫鈦合金熱強性的新一代航空、航天材料[1-4]。

目前制約我國先進顆粒增強鈦基復合材料應用和發展的主要瓶頸問題是在增強體控制與加工科學上缺乏科學的指導[1,5-10]：（1）復合制備工藝繁瑣、效率低而導致的金屬復合材料成本高；（2）金屬基復合材料的復合制備難；（3）金屬基復合材料的微結構與宏觀性能之間關聯難、表征難；（4）在超塑性成形等后續加工手段方面的研究較為薄弱；（5）缺乏關于多元多尺度鈦基復合材料的基礎研究，從而難以闡明在多場效應下的耦合響應機制、復合后顯微組織的演變規律、傳承效應對復合材料的失效規律的影響機制；……