制备共晶自生复合材料的生产效率低、增强相体积分数调节范围小等因素极大地制约了共晶自生复合材料的发展和商业应用.采用LMC和电子束区熔两种高温度梯度定向凝固装置,不但提高了自生复合材料的生产效率,而且还扩大了增强相体积分数的调节范围.在LMC高温度梯度定向凝固条件下,凝固速率在7.14μm/s范围内,偏离共晶成分2.9wt%Ni-Nb亚共晶合金都可制备出片层状共晶自生复合材料.生长速率平方根的倒数与共晶片层间距具有线性对应关系,该系统有λ2R=83.14μm3/s的关系式.Ni-TaC系共晶自生复合材料中TaC纤维体积分数在一定范围内随凝固速率而改变.其中,Ni-TaC16复合材料中TaC纤维间距和凝固速率的函数关系为λ=13.18R-0.4972,横向面积与凝固速率的函数关系为S=-0.6597R+5.14.Ni-TaC系复合材料中TaC和基体相的界面结构一般为规则的折线状.同时,还发现了不规则的折线界面形貌、波浪线形界面形貌和鱼骨状界面形貌.纤维状的共晶TaC以金字塔方式定向生长,形成规则排列的TaC纤维.共晶TaC横向边缘不稳定性和生长速率的各向异性决定了共晶TaC横向截面的多样性.Ni-TaC16共晶自生复合材料拉伸性能,随着纤维体积分数的增大而显著提高.室温和高温的形变强化特征决定了复合材料常温和高温的拉伸断裂模式.
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