钛铝金属间化合物因其特有的重量轻、比强度与比模量高、耐磨及耐高温等优良性能,在航空航天、电子和汽车制造等行业中具有广阔的应用前景。目前,铸态Ti-Al金属间化合物大多存在晶粒粗大、室温塑性低、加工性能差以及高温抗氧化性明显不足,仍然是其实用化的主要障碍。合成方法和工艺决定了其结构和性能,合适的方法配合恰当的工艺,是获得晶粒细小、性能良好的Ti-Al金属间化合物的关键。其制造方法一般分为外加法与内生法,外加法制备工艺简单,但颗粒表面容易污染,而内生法增强颗粒是在基体内部原位反应生成,颗粒细小,表面洁净,与基体结合良好。　　 在基体材料中引入第二相是一种提高材料性能的方法。Al2O3是一类具有许多优良的性能的陶瓷,如高熔点、高硬度、化学稳定性好、抗腐蚀性好、具有刚度、耐磨性好、导电导热等特性。更为重要的是,Al2O3与TiAl金属间化合物的热膨胀系数较为接近,二者具有良好的化学、物理相容性,是增强TiAl金属间化合物最有效的增强体之一。原位合成工艺由于易于获得细化的基体晶粒、清洁的第二相界面且对第二相的数量及分布能够进行控制,从而提高了产物组织的稳定性和力学性能,因而在制各工艺的选取时倍受研究者的重视。　　 本文采用固态置换反应原位合成工艺,利用Al-Ti-TiO2-Ho2o3系的放热反应,获得了Ho2O3强化Al2O3/TiAl复合材料。借助差热分析(DTA)、X-射线衍射分析(XRD)、光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)结合能谱分析(EDS)等手段,研究了放热体系的反应机理,考察了Ho2O3对Al2O3/TiAl复合材料物相分布、微观组织结构的影响;通过力学性能测试,初步探讨了材料的断裂及强韧化机理;采用热重(TG)实验评价了材料的高温抗氧化性能。　　 DTA结果表明:Ti-Al、Al-TiO2以及Al-Ho2O3的反应均经由多个中间反应直至最后完成。Ti-Al-TiO2系786℃和952℃处的两放热峰对应了Ti-Al系756℃和Al-TiO2系910℃处的放热峰,滞后是由于反应初期TiO2的稀释作用。由于Al-Ho2O3直接置换单质Ho的反应在铝熔化之前即可发生并释放大量热能,该热能促进了前期和后期反应,易于实现低温致密化烧结,且造成Ti-Al-TiO2-Ho2O3系放热峰前移,单质Ho和Al液反应最终形成了HoAl。　　 Ti-Al-TiO2-Ho2O3体系经1200℃烧结保温1h后,其合成产物的XRD、SEM以及OM测试显示,Ho2O3强化Al2O3/TiAl复合材料的产物由γ-TiAl,α2-Ti3Al,Al2O3和HoAl相构成。Ho2O3的引入,改变了基体γ-TiAl相和α2-Ti3Al相的相对含量,γ-TiAl相的含量减少,α2-Ti3Al相含量增大。同时,使Al2O3颗粒分布于基体交界处,呈弥散状分布,并细化了基体晶粒。当Ho2O3掺杂量为6wt％时,基体组织主要由半连通状的α2/γ层片晶团组成,晶团平均尺寸在6～1.5μm,随Ho2O3掺杂量的增大,层片晶团尺寸逐渐减小。　　 力学性能测试表明:产物的密度、相对密度和洛氏硬度随Ho2O3掺杂量的增大而增大;抗弯强度和断裂韧性呈峰值变化,在:Ho2O3掺杂量为10wt％时,达到最大,分别为593.5MPa和8.74MPa·m1/2。断口形貌SEM测试表明,材料的断裂方式主要是准解理断裂和沿晶断裂,并伴有少量的穿晶断裂,表现出脆性断裂方式;协同韧化、晶粒细化和第二相颗粒增韧是材料的主要强韧化机制。　　 1000℃下的热重实验显示,在1000℃/1h的工况下,Ho2O3添加量为10wt％时,复合材料的氧化速率为0.48 mg.cm-2.h-1,较未添加Ho2O3时的复合材料降低了一个数量级,Ho2O3的添加显著降低了的初始氧化速率;在1000℃/120h的工况下,添加10wt％Ho2O3的材料的氧化增重为2.85mg·cm-2,具有可接受的抗氧化能力。