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AlMgB14材料具有优良的力学性能、良好的化学稳定性以及低密度、低成本等一系列优点,在切削刀具、耐磨涂层以及航空航天关键零部件等领域具有非常广阔的应用前景。但是其韧性及抗高温氧化性差等缺点限制了其在工业上的应用。基于此,本文将纳米Ti B2添加到Al MgB14中用于提高其力学性能和抗高温氧化性能。同时,将高韧性的AlMg B14-TiB2复合材料与金属连接形成复合结构,为拓展AlMgB14材料的应用范围提供理论基础。本文采用电场激活与压力辅助合成FAPAS(Field Activated and Pressure Assisted Synthesis)技术制备了AlMgB14块体材料、纳米TiB2增韧AlMgB14-TiB2超硬复合材料和TiB2/AlMgB14-Ti B2层状复合材料。采用电场辅助扩散连接FDB(field-assisted diffusion bonding)技术同步完成了AlMgB14-30wt.%TiB2复合材料的合成及其与Mo、Nb金属板材的连接,制备了AlMgB14-TiB2/金属复合材料。利用数显显微硬度计对试样的硬度进行测试,并利用扫描电子显微镜(SEM)对压痕尖端裂纹扩展长度进行测量,探讨增强相对复合材料的硬度及断裂韧性的影响机理。利用多功能材料表面实验仪对AlMgB14块体材料和纳米TiB2增韧AlMgB14-30wt.%Ti B2复合材料在25°C-800°C温度范围的摩擦因数进行了测定,采用HT-1000型球-盘往复式高温摩擦磨损试验机对AlMgB14-30wt.%TiB2复合材料在25°C-800°C温度范围的磨损性能进行了测试,并结合X射线衍射仪(XRD)、SEM、能谱仪(EDS)等分析方法分析了摩擦磨损表面形貌、物相结构及元素分布情况,探讨了复合材料在不同温度下的摩擦学特性及tib2增强相对复合材料高温摩擦磨损性能的影响机理。采用热重分析法对复合材料的高温氧化行为进行测试。采用第一性原理对almgb14-tib2试样的晶格参数和晶体结构进行了解析,并与理论值进行了对比,对氧气分子在复合材料表面的吸附进行了数值模拟,计算并分析了模型的吸附能和态密度,并结合xrd、sem、eds等方法观察和分析试样氧化层表面和横截面的形貌及物相组成,探讨复合材料的高温氧化行为机理。对almgb14-tib2/金属复合材料的硬度分布和连接强度进行了测定,并探讨了复合材料与金属板材的扩散连接机理。结果表明,在合成温度1400°c、压力50mpa、保温时间8min的工艺条件下制备的almgb14-tib2复合材料,其中的almgb14晶体的晶格参数更接近于al0.75mg0.78b14,该相精修后的rwp值为3.47%,tib2相精修后的rwp值为4.95%。tib2相的晶格参数和原子位置相对于理论值略有偏差,说明在合成过程中两者之间会互相挤压,从而导致大量晶格畸变产生。晶格畸变的产生有利于提高试样的硬度和韧性。随着tib2含量的增加,复合材料的显微硬度和断裂韧性线性增加。当tib2含量为70wt.%时,复合材料的力学性能最佳。tib2与almgb14相的界面属于半共格界面,结合界面的原子错配度为6.34%,两相间存在较低的界面能结构,tib2在复合材料中的增韧机制主要表现为裂纹偏转。室温下almgb14块体材料的摩擦因数平均值为0.5,而almgb14-30wt.%tib2复合材料为0.45,两者相差不大。温度升高至300°c,almgb14-30wt.%tib2复合材料的摩擦因数平均值约为0.45,而almgb14块体材料的摩擦因数平均值高于复合材料,约为0.65。almgb14-30wt.%tib2复合材料在800°c以下的摩擦因数随温度的升高呈现增加的趋势,摩擦因数值在0.4-0.65之间,磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。但温度升高到800°C后,磨损表面生成了一层具有自润滑性能的TiO2薄膜,使得摩擦因数降为0.12,磨损机制变为氧化磨损。AlMgB14块体材料、AlMgB14-10wt.%TiB2和AlMg B14-30wt.%TiB2复合材料的氧化动力学曲线满足直线和曲线复合的规律。三种材料氧化速率大小顺序为AlMgB14块体材料>AlMgB14-10wt.%TiB2>AlMgB14-30wt.%TiB2。与块体材料相比,AlMgB14-10wt.%TiB2和AlMgB14-30wt.%TiB2复合材料的高温抗氧化性分别提高2~4倍和3~7倍。材料截面形貌和XRD结果也表明AlMgB14-30wt.%Ti B2复合材料具有更好的抗高温氧化性能。在温度为1400°C,压力为50MPa的条件下,采用FDB技术能够同步实现AlMg B14-30wt.%Ti B2复合材料合成及其与金属Nb、Mo的冶金连接,复合材料与金属之间形成的扩散层厚度在150~200μm之间。与金属Nb形成的扩散层主要组成相为NbB2,与金属Mo形成的扩散层主要组成相为MoB4。相比而言,与Nb连接时形成的接头连接强度高于与Mo连接时的连接强度。Ti B2/Al MgB14-TiB2层状复合材料的高温氧化结果表明,Ti B2表层在不同温度下形成的氧化层主要物相为TiO和TiO2,说明表面的TiB2层在低温和高温时都容易发生氧化并在表面形成保护层。第一性原理对氧化过程和吸附能的分析计算显示,AlMgB14(010)和TiB2(110)面对氧的吸附能分别为-18.42k J/mol和85.35kJ/mol,因此TiB2(110)表面对氧的吸附能力大于AlMgB14(010)表面,在高温氧化过程中容易优先在表面层吸附氧分子。