鈦基復(fù)合材料(TMCs)是指在鈦或鈦合金基體中植入剛硬陶瓷增強體的一種復(fù)合材料。它把鈦的延展性、韌性與陶瓷的高強度、高模量結(jié)合起來,從而獲得了更高的剪切強度和壓縮強度以及更好的高溫力學(xué)性能。

TMCs極具吸引力的物理性能和力學(xué)性能,諸如高模量、高強度、抗氧化,已經(jīng)許多研究和實踐所證明。鈦基復(fù)合材料主要分為兩大類:連續(xù)纖維增強鈦基復(fù)合材料和顆粒增強鈦基復(fù)合材料。早期研究的主要領(lǐng)域是以碳化硅纖維增強的鈦基復(fù)合材料,可顯著提高基體合金的機械性能,但纖維增強鈦基復(fù)合材料受到以下幾個因素的制約:價格昂貴、加工工藝復(fù)雜、各向異性、界面反應(yīng)等。因此,非連續(xù)增強鈦基復(fù)合材料是目前的重要研究方向。此外,陶瓷增強相可顯著提高基體合金的耐磨性,結(jié)合鈦合金耐腐蝕的優(yōu)點,可滿足航空航天和軍工領(lǐng)域?qū)Σ牧夏湍ァ⒛臀g的要求。

非連續(xù)增強鈦基復(fù)合材料按增強體生成方式可分為外加法和原位合成工藝方法。傳統(tǒng)的外加法制備技術(shù)中,陶瓷增強相以顆粒、粉末的狀態(tài)加入基體鈦中,也就是說,傳統(tǒng)的合成技術(shù)中增強相是預(yù)先準備好的,先于復(fù)合材料的制備合成。因此傳統(tǒng)的合成技術(shù)中增強相的尺度被最初的粉末粒度所限制,一般是微米級甚至毫米級。此外,傳統(tǒng)外加法的合成技術(shù)還需要解決增強體浸潤、制備過程中增強相與基體的界面反應(yīng)以及昂貴的成本等問題。

為了解決傳統(tǒng)外加法造成的一系列問題,人們開發(fā)了原位合成技術(shù)來制備非連續(xù)增強鈦基復(fù)合材料,增強體通過原料中的元素相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成。原位合成工藝方法制得的復(fù)合材料中增強顆粒與基體的相容性好,避免了外加增強顆粒的污染問題以及增強顆粒與基體的界面之間的化學(xué)反應(yīng)問題,增強體和基體界面結(jié)合良好,而且增強顆粒和基體在熱力學(xué)上穩(wěn)定。這些特性對提高鈦基復(fù)合材料的使用溫度具有極為重要的意義,可以說原位合成鈦基復(fù)合材料的是目前復(fù)合材料領(lǐng)域一個重要的研究方向。