金属学报

作者：邵星海, 王文焱, 谢敬佩, 秦文栋, 王爱琴, 马窦琴, 毛志平, 柳培, 郭清远

单位：1.河南科技大学 材料科学与工程学院 洛阳 471003；2.河南科技大学 高温轻合金及应用技术全国重点实验室 洛阳 471003

关键词：Ti6Al4V,多孔钛,梯度材料,抗冲击性能,组织和性能,

基金：河南省重点研发专项项目(241111231300)

均质钛基复合材料因组织和性能单一而导致抗冲击性能不足，本工作旨在构筑一种兼具表层多孔和功能梯度特征的高吸能、高抗冲击钛基复合材料。通过ZrO2空心球占位法和热压烧结法制备了含表层多孔钛层和五个梯度层的Ti6Al4V/TiC梯度材料，多孔钛层孔隙率为40%，梯度层致密度不低于98.8%，梯度层由底层向多孔钛方向，TiC加入量0~8%递增，TiC粒径由3~5 μm增加至15~53 μm。研究了表层多孔Ti6Al4V/TiC梯度材料的显微组织和性能，结果表明，相邻梯度层的连接形式为冶金结合，基体由层片状α-Ti相和β-Ti相构成，TiC颗粒主要分布在原始β-Ti晶界位置，强化机制为细晶强化、位错强化和弥散强化；与Ti6Al4V层相比，加入TiC颗粒后，原始β-Ti晶粒及其内部的α-Ti相、β-Ti相得到明显细化，加入尺寸为15~53 μm、含量为8%的TiC颗粒后，该梯度层材料硬度最高；加入尺寸为3~5 μm、含量为4%和6%的TiC颗粒后，两个梯度层材料的抗拉强度和韧性均提升，其中前者韧性最好，后者抗拉强度最高；在压缩实验过程中，表面多孔钛层能在较低压缩载荷下持续坍塌变形，具有显著的吸能特性。表层多孔Ti6Al4V/TiC梯度材料通过高吸能表层多孔钛的削弱冲击作用、高硬度迎弹面的抗穿透作用和高强高韧背弹面的抗冲击作用，来实现防护性能提升。

来源：2026年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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