中文摘要：

采用离子束辅助电子束物理气相沉积技术制备大尺寸Ni/Ni3Al体系金属/金属间化合物微叠层复合材料。研究制备工艺参数包括预热时间、转速、基板预热温度、残余气体压强、蒸发参数和蒸发速率和蒸发材料的性质、电子束的特性等对材料组织结构及性能的影响规律，并对工艺参数进行优化。研究离子束对材料的组织结构、界面结合强度、表面粗糙度和结晶状态的影响。建立能精确控制微叠层复合材料组成成分、层间距、层厚比的离子束辅助EBPVD技术。对制备的微叠层复合材料的力学、热物理性能及断裂失效机制进行测试、评价与分析。建立离子束辅助EBPVD制备微叠层复合材料的形成过程机制。

结论摘要：

本项目对Ni/Ni3Al微叠层板的设计、制备及性能测试等做了大量的研究工作。通过对EB-PVD(电子束物理气相沉积)技术的大量调研，深入探索了EB-PVD制备工艺的特点，使EB-PVD技术制备微叠层板从一个新思路已转变为一个切实可行的新工艺。从宏观力学的角度建立了微叠层板的设计方法。针对采用EB-PVD技术制备微叠层板，借助数值模拟，对基板温度、沉积速率和入射角度等工艺因素进行了优化；用有限元法对含Ⅰ型裂纹的Ni/Ni3Al微层板在拉伸载荷下的应力分布进行了三维模拟；测试并分析了高温合金薄板的表面粗糙度和结晶状态；根据具体实验提出了大尺寸微叠层复合材料界面结构的控制措施，并分析了层间距、层厚比对其性能的影响；给出了不同制备工艺下微叠层板的相组成；测试分析了热轧前后微叠层板在600℃、700℃、800℃的拉伸性能和热轧后不同方向上的拉伸性能；拉伸断口形貌表明微叠层板还存在较多的宏微观缺陷，微叠层板界面的HRTEM像显示强性相和韧性相间不存在确定的取向关系，这都说明需要进一步改进制备工艺；对微叠层板设计进行了展望，指出宏微观结合的设计方法对提高微层板的力学性能至关重要。