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本文以火星车车轮轮缘应用为背景,为满足抗冲击,抗裂纹扩展,耐磨及轻质的要求,设计制备了单向的TC40.1/5056和2D-Tif/Al复合材料。钛纤维强度和塑性都是金属纤维中比较高的一种,探究了增强体钛纤维的C涂层,纤维分布密度对复合材料的力学性能影响,利用OM,XRD,SEM,EDS,TEM来观察了Tif/Al复合材料微观组织。利用压力浸渗方法制备了2D-Tif/Al复合材料,研究了纤维铺层方向(0°-90°,15°-75°,30°-60°以及±45°),纤维种类以及基体合金(2024和5056)对2D-Tif/Al复合材料强韧性的影响,发现了当纤维铺层方向沿着±45°时,复合材料的强度和塑性综合性能最佳。基体合金为5056时,其塑性比2024铝基体高,并且钛纤维与基体反应程度比较小,塑性和冲击韧性都得到提高。单向板TC40.1/5056复合材料的纵向抗拉强度达481MPa,延伸率为9%,而60°,45°和90°的抗拉强度分别为135MPa,121MPa和105MPa,延伸率都在1%以下,各个方向的拉伸强度基本符合Tsai-Hill强度预测。0°方向的TC40.1/5056单向板抗弯强度可达800MPa以上,而±45°铺层的2D-TC40.1/5056复合材料抗弯强度为400MPa左右,二维网状复合材料的抗弯强度只有其单向材料抗弯强度的50%左右,主要是垂直跨距方向的纤维增强效果无法体现出来,并且界面反应也会给复合材料带来割裂作用,使得二维的TC40.1/5056复合材料弯曲性能整体下降。0°方向的TC40.1/5056单向板的冲击过程分为四个阶段,在线弹性阶段,此过程中先是基体与钛纤维共同弹性变形,然后基体相对于钛纤维来说比较脆,萌生裂纹,释放一定的应力,使得载荷并没有随着挠度增加而线性增加,在出现最高点后载荷随挠度下降,然后纤维弹性变形,曲线再次上升,直到纤维断裂,曲线下降,单向TC40.1/5056复合材料的冲击吸收功为23J左右,冲击过程持续时间为0.5S,通过计算其冲击韧性为271KJ/m2,而±45°铺设的2D-TC40.1/5056冲击韧性为371KJ/m2,主要是冲击过程中多了一个分层现象,增加了裂纹扩展路径,提高其冲击韧性。钛纤维表面的C涂层会降低复合材料的剪切强度,抗拉强度,抗弯强度和冲击韧性。主要是表面的涂层与纤维结合紧密,不易与Al反应,界面结合强度比较低,并且还有裂缝出现,而无涂层的纤维增强铝基复合材料剪切强度高,界面结合更牢固,易在外界载荷下发生分层现象。而基体合金有大量析出相产生,提高了复合材料抗外界载荷能力,基体合金易在这些地方形成微孔,调整更多的变形量,增加吸收变形的功,也提高了材料的韧性。钛纤维直径越小,相同体积分数下钛纤维在复合材料中分布密度越大,界面比表面积比更大,对外界冲击载荷抵抗能力更强。31%的TA20.1/5056复合材料的屈服强度在100MPa左右,抗拉强度达120MPa,延伸率为4%左右,冲击韧性为265KJ/m2。31%的TA20.05/5056复合材料的屈服强度达150MPa左右,抗拉强度为270MPa,延伸率可以达到4.5%,冲击韧性为371KJ/m2。