中文摘要：

本项目针对航空科技联合基金2004年度鼓励研究方向17金属间化合物的增韧机理而提出。结合热力学、动力学方面的理论分析，基于对激光熔池内化学冶金和快速凝固特性的研究和理解，本项目通过三路集成控制送粉器分别输送Nb、Ti、Al纯元素粉末及编程控制Nb、Ti、Al的精确比例，采用激光逐点原位反应合成法研究Nb-Ti-Al和Nb3Al高温金属间化合物的制备；借助熔池中的快速凝固和微区合金化特性研究韧性化

结论摘要：

Nb-Ti-Al是具有潜在高温、超高温应用价值的一类难熔金属有序合金体系。本项目基于激光形成熔池中独特的物理化学冶金条件，通过三路控制输送特定比例的Nb、Ti、Al纯元素粉末，合成制备了合金系中最有前景的B2结构NbTiAl三元合金和A15结构的Nb3Al基合金，同时应用叠层复合的概念制备出A15/B2强韧匹配的复合材料，材料的综合性能显著提高。本项目在难熔金属间化合物的直接合成与叠层复合增韧方面实现了创新和突破。本项目建立了一套具有良好惰性气体保护气氛的激光沉积三维加工实验系统；分析探讨了激光沉积合成B2和A15结构的合金的机制，制备出了具有良好宏微观成形质量的实体零件；基于脆韧相间强韧匹配的思想，通过优化叠层制备工艺，基本实现了每层成分的控制和层厚的控制，制备出了不同层厚比的脆性A15结构Nb3Al基合金和韧性B2结构合金组成的铌基叠层复合材料。叠层材料的元素成分、显微组织呈周期性变化，界面成分与组织梯度变化过渡，裂纹在叠层材料中得到有效抑制；叠层材料的室温和高温强度均随着脆韧层厚比的增加而增加，具有良好的室温断裂韧度和较强的抗损伤能力。项目成果在航空航天、国防领域有潜在应用。