中文摘要：

提高TiAl基复合材料的韧性、高温蠕变及氧化抗力、降低其脆性，开发简便易行的低成本制备工艺，是该类材料在高温领域实用化的前题。本研究拟采用元素粉未法，以过程压力协助与高温热压相结合烧结，制备原位自生硬韧双相强韧化Al2O3/TiAl复合材料。通过组成与掺杂元素、掺杂方式优化及工艺过程参数控制等，调控基体相组成、增强相分布状态、界面结合方式及晶粒尺寸，并能转化基体相间隙元素为增强相从而提高韧性降低脆性。通过掺杂元素对界面结合形式的影响分析，探索提高硬韧双相协同作用的方法，从而提高材料综合性能。通过XRD、DSC、SEM、TEM以及元素跟踪分析、抗氧化性能分析等，研究材料合成机理、硬韧双相协同作用机理以及材料高性能的实现途径，建立组成－组织形态－性能之间的关系；通过材料高温抗氧化、热、电、机械性能等分析，研究材料的综合实用性能与可行性，为加速该类材料实用化进程、扩大应用领域建立理论与实验基础。

结论摘要：

提高TiAl基复合材料的韧性、高温蠕变及氧化抗力、降低其脆性，开发简便易行的低成本制备工艺，是该类材料在高温领域实用化的前题。本研究采用元素粉未法，以压力助烧与高温热压相结合的方法，结合系统铝热还原反应制备原位自生硬韧双相强韧Al2O3/TiAl基复合材料。通过在五大系列（Ti-Al-M ，Ti-Al- TiO2- (MxOy)，Ti-Al- TiO2- (RexOy, Re)，Ti-Al- TiO2- (M+ MxOy)和 MXene-Ti3C2 ）17个材料体系组成中，添加第三合金元素包括稀土元素或其氧化物参与反应以及工艺过程参数控制等方法，控制基体相组成、增强相分布状态、界面结合方式以及晶粒尺寸，并能转化基体相间隙元素为增强相，提高了材料性能。通过XRD、DSC、DTA、SEM、TEM等分析，研究了材料硬韧双相协同作用机理以及材料强韧化机理。同时，以该项研究材料为基础，研究了钛铝碳三元层状材料腐蚀铝后生成MXene-Ti3C2纳米材料的方法，并在应用方面做出了有益的探索。研究发现，在该材料体系中，掺杂元素种类与掺杂方式对材料性能的影响作用各异直接引入第三合金元素，有利于材料断裂韧性的提高，最高达到10.03 MPa？m1/2，但对抗弯强度的改进不明显；稀土元素掺杂的作用与其作用效果类似，但断裂韧性提高更显著，最高达到10.41 MPa？m1/2；复合氧化物的引入作用效果复杂，多数作用效果不及以上两类明显，但特定组成下材料的断裂韧性与抗弯强度却能够共同提高（9.38MPa？m1/2，789.8MPa）。研究得出，材料的强韧化机理包括多重作用，其中，经铝热反应方式引入的第三合金元素，不仅能够对材料中颗粒间的界面结合形式产生影响，而且能够调控基体相α2-Ti3Al/γ-TiAl之间的比例，有利于双态组织的形成，共同作用促进了材料综合性能的提高。