Laves相TaCr2基合金的原位反应合成与室温增韧

采用先进的材料制备方法，即机械合金化（MA）＋热压（HP）致密化技术，原位生成块体单相Laves相TaCr2合金及以Laves相为基的复合材料，并对其室温力学性能和韧化行为开展系统的研究。通过材料制备方法上的改进，可望获得成分和组织均匀、具有理想的微晶或纳米晶结构的致密复合材料，最大程度地发挥细晶和软第二相协同增韧的韧化效果。在优化出的MA+HP合理工艺的基础上，以钇、钛、钒等过渡金属或稀土氧化物为合金化元素，综合考虑合金的电子浓度因素和原子尺寸效应来选择合金化元素的种类及其含量，研究合金化机制对Laves相TaCr2合金室温增韧的影响效果。最终目的是克服Laves相TaCr2合金作为新型高温结构材料应用的脆性障碍，使其室温塑性和（或）韧性接近或达到实用化程度，研究结果可为发展一种耐温在1200℃以上的新型高温结构材料提供理论和技术支撑。

采用机械合金化（MA）与热压（HP）致密化技术，原位生成块体单相Laves相TaCr2合金及以Laves相为基的复合材料，并对其室温力学性能和韧化行为开展系统的研究。通过细晶、软第二相以及合金化协同增韧较显著地改善了Laves相TaCr2合金的室温脆性，研究结果对发展新一代航空武器装备用新型高性能高温结构材料具有重要意义。.对化学计量比成分的Laves相TaCr2元素混合粉的机械合金化和固相反应合成行为进行了研究。Ta、Cr元素粉在机械合金化过程中逐渐演变成非平衡的Cr(Ta)和Ta(Cr)过饱和固溶体，MA 20h可以获得成分均匀的纳米晶Ta-Cr复合粉，平均颗粒尺寸达到5μm以下。延长MA时间到50h获得的复合粉由过饱和固溶体Cr（Ta）和非晶Ta（Cr）粉末组成，但未能合成出Laves相TaCr2。将MA50h的复合粉在1000℃×3h的真空退火条件下通过固相热反应可以充分合成出TaCr2，MA时间越长，Laves相TaCr2的固相反应合成越充分。.研究了软第二相增韧的Ta-Cr元素粉在前期优化球磨时间 25h下粉末的演变规律，并对六种Cr固溶体增韧Laves相TaCr2合金的原子比名义成分分别为Cr-5Ta、Cr -9.25Ta（共晶成分）、Cr-13Ta、Cr-20Ta、Cr-25Ta、Cr-30Ta以及五种Ta固溶体增韧Laves相TaCr2合金Cr-40Ta、Cr-50Ta、Cr-6 2.5Ta（共晶成分）、Cr-75Ta、Cr-85Ta的组织与性能进行了研究。进一步研究了获得良好综合性能的Cr-9.25Ta和Cr-85Ta合金在九种热压工艺参数下热压温度和热压时间对合金组织与性能的影响，探索优化出具有较佳组织与性能的合金成分和热压工艺。.以Mo和Ti为合金化元素，研究了合金化机制对Laves相TaCr2合金室温增韧的影响效果。所制备的具有良好细晶和合金化强韧化效果的Cr-10Ta-20Mo合金室温下的维氏硬度为6.89GPa，断裂韧性大于7.91Mpa • m1/2，屈服强度和抗压强度高达2635MPa和3364MPa，压缩应变为6.7%，各项力学性能指标均远高于软第二相增韧的Cr-10Ta合金以及熔铸和定向凝固制备的单相Laves相TaCr2合金。最后采用第一性原理方法初步研究Laves相TaCr2弹的性性质和相稳定性。