引言

鈦合金是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要結(jié)構(gòu)金屬，因比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕性優(yōu)異等特點(diǎn)，在航空航天、國防軍工、海洋工程、石油化工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用[1-3]。然而，隨著我國高新制造技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，高精尖領(lǐng)域產(chǎn)品對(duì)新型結(jié)構(gòu)材料在高強(qiáng)、高韌、耐熱等方面提出更高要求，傳統(tǒng)鈦合金已不能滿足關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件對(duì)高性能材料的迫切需求。因此，在保持鈦合金原有優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，向鈦基體中引入增強(qiáng)相制備的高性能鈦基復(fù)合材料（TMCs）應(yīng)運(yùn)而生[4]。該材料可以進(jìn)一步提升鈦材比強(qiáng)度、比剛度和耐磨性能，同時(shí)具有鈦基體良好的塑韌性，已于20世紀(jì)80年代中期由美國Ｄｙｎａｍｅｔ公司為首的多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，其產(chǎn)品覆蓋多個(gè)領(lǐng)域，其中波音公司將其成功應(yīng)用于787商用飛機(jī)的高買飛比零部件上[5]。根據(jù)增強(qiáng)相分布情況，TMCs被分為連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料和非連續(xù)增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料（DRTMCs）兩種。金屬基復(fù)合材料的早期研究多以連續(xù)SIC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料為主，SIC纖維的存在可以使該材料沿纖維方向的斷裂韌性得到大幅提升，同時(shí)具有優(yōu)異的耐高溫、抗蠕變和抗疲勞性能，然而性能的各向異性使該材料僅適用于飛機(jī)環(huán)狀件、連桿、軸等單向選擇性增強(qiáng)部件[6]。

而DRTMCs中的增強(qiáng)相多為顆粒狀、晶須狀和短纖維狀，如圖1ａ所示，與連續(xù)SIC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料相比其制備成本更低，更易于二次加工且能夠避免各向異性對(duì)其應(yīng)用的限制；與傳統(tǒng)鈦合金相比其具有更高的比強(qiáng)度和高溫耐熱能力，有望在600～800℃代替?zhèn)鹘y(tǒng)高溫合金和鎳基高溫合金，實(shí)現(xiàn)40％～50％的減重，如圖1ｂ所示[7]；與TiAl、NiAl和Ti2AlNb等金屬間化合物相比其具有更高的室溫塑性、成形性與焊接性能[8]。因此，DRTMCs在航空航天、國防軍工、汽車制造以及民用等領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

目前，制約我國高性能鈦基復(fù)合材料應(yīng)用與發(fā)展的瓶頸主要有復(fù)合材料塑韌性不足和增強(qiáng)相種類及分布單一等問題。近年來，隨著研究的不斷深入，多元多尺度鈦基復(fù)合材料的多效應(yīng)耦合強(qiáng)化機(jī)制、界面反應(yīng)和微觀組織與宏觀性能間關(guān)聯(lián)以及后續(xù)熱加工熱處理工藝篩選等已經(jīng)成為鈦基復(fù)合材料進(jìn)一步提升強(qiáng)韌性、拓寬應(yīng)用范圍的重要研究方向。

因此，本文就DRTMCs的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)綜述，包括鈦基體及增強(qiáng)相種類與分布、制備方法、后續(xù)熱變形熱處理、組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工程應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)。

1、基體與增強(qiáng)相設(shè)計(jì)

DRTMCs的服役性能主要由鈦基體、增強(qiáng)相和二者之間的界面結(jié)合情況決定，根據(jù)不同應(yīng)用需求，綜合考慮基體的相組成、增強(qiáng)相種類、含量及分布狀態(tài)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)滿足服役要求的高性能鈦基復(fù)合材料。

1.1基體設(shè)計(jì)

鈦基體是鈦基復(fù)合材料高性能的基礎(chǔ)來源，根據(jù)退火后物相組成，其被分為α-Ti、近α-Ti、（α＋β）-Ti、亞穩(wěn)β-Ti和β-Ti等多種類型。早期DRTMCs研究主要聚焦于α-Ti型純鈦基體，單一α相能簡(jiǎn)化材料機(jī)理研究，便于復(fù)合材料設(shè)計(jì)與可行性驗(yàn)證，但由于純Ti強(qiáng)度較低，即使通過顆粒增強(qiáng)仍難以獲得理想的室溫強(qiáng)度和高溫性能，其在實(shí)際應(yīng)用中受限。

而（α＋β）型雙相合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，其中典型的TC4合金是目前鈦基復(fù)合材料研究及應(yīng)用最為廣泛的基體。

而近α型的TA15和TA19合金具有良好的高溫性能，主要應(yīng)用于耐熱鈦基復(fù)合材料研究。對(duì)于β型鈦合金，其室溫強(qiáng)度較高，但BCC結(jié)構(gòu)使其高溫下原子擴(kuò)散系數(shù)較大，存在高溫抗蠕變不足、塑韌性差等問題，可以通過增強(qiáng)相引入或熱處理調(diào)控來提升材料性能。

1.2增強(qiáng)相設(shè)計(jì)

DRTMCs中引入增強(qiáng)相主要目的是提升材料強(qiáng)度、硬度，改善其室溫、高溫性能。通常情況下增強(qiáng)相為高強(qiáng)、高硬且熱力學(xué)穩(wěn)定的陶瓷相。該陶瓷相需與鈦基體保持相近的熱膨脹系數(shù)，防止在制備或使用過程中界面殘余應(yīng)力較大而導(dǎo)致材料過早失效。此外，增強(qiáng)相與基體還應(yīng)具有良好的物理和化學(xué)相容性，避免界面不良反應(yīng)而產(chǎn)生孔洞、雜質(zhì)等缺陷。

1.2.1陶瓷增強(qiáng)相

常用的鈦基復(fù)合材料增強(qiáng)相物理及力學(xué)性能如表1所示。目前研究最為廣泛的是晶須狀TiＢｗ和顆粒狀TiCp兩類增強(qiáng)相，二者均具有較高的彈性模量及與基體相近的物理化學(xué)屬性，對(duì)鈦基體的強(qiáng)化效果顯著。這兩類增強(qiáng)相的元素來源種類繁多，常見的碳源有乙炔碳黑[9]、高純碳粉[10]、Mo2Ｃ[11]、VC[12]、ＣＨ4[13]、石墨片[14]、SIC[15]等。TiCp因熱膨脹系數(shù)小、熱力學(xué)穩(wěn)定且摩擦系數(shù)低，一直是鈦基復(fù)合材料增強(qiáng)相的研究熱點(diǎn)之一。而常見的硼源則有TiB2[16]、硼粉、Ｂ4Ｃ等，與基體反應(yīng)生成具有Ｂ27結(jié)構(gòu)的TiＢ，其生長方向?yàn)閇010]，易形成晶須狀，具有優(yōu)異的強(qiáng)韌化效果，同時(shí)有利于提升材料的高溫蠕變性能。

1.2.2碳納米材料

碳納米材料具有輕質(zhì)、超高彈性模量、高導(dǎo)熱導(dǎo)電等特性，碳納米管、石墨烯等碳納米材料可以與鈦基體形成強(qiáng)界面結(jié)合，大幅提升載荷轉(zhuǎn)移效率，改善鈦基復(fù)合材料的強(qiáng)度、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，對(duì)研發(fā)超高比強(qiáng)度DRTMCs具有重要意義。典型的碳納米管（CNTs）由六邊形排列的碳原子卷曲而成的柱狀纖維組成，其密度僅為2.1g/cm³，而屈服強(qiáng)度高達(dá)110GPa，彈性模量達(dá)1TPa，能夠用于制備超高強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。較高的范德華力極易導(dǎo)致CNTs團(tuán)聚，因此常采用高能球磨以克服該問題，但在高速球磨過程會(huì)破壞CNTs結(jié)構(gòu)，影響其在復(fù)合材料中的承載作用。為此，楊亞峰等[17]采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)引入乙炔，在鎳催化劑修飾的鈦粉表面原位合成結(jié)構(gòu)完整、分散均勻的CNTs，隨后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制備出CNTs和TiＣ協(xié)同增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，其抗拉強(qiáng)度達(dá)1030MPa，延伸率達(dá)12.5％。此外石墨烯（GNPs）為單層或幾層石墨單原子層的納米級(jí)結(jié)構(gòu)，是已知導(dǎo)電性最優(yōu)的材料[18]。但GNPs與鈦基體接觸面積大，極易發(fā)生界面化學(xué)反應(yīng)，生成變形協(xié)調(diào)能力差的TiCｘ過渡層，產(chǎn)生強(qiáng)內(nèi)應(yīng)力而限制GNPs的承載強(qiáng)化作用[19]。為此，張法明等[20]通過調(diào)控放電等離子燒結(jié)多工藝以降低其界面反應(yīng)程度，實(shí)現(xiàn)了良好異質(zhì)界面結(jié)合，其中GNPs在基體中呈三維網(wǎng)狀分布，協(xié)調(diào)了材料強(qiáng)度與塑性。其他常見碳納米材料還包括氧化石墨烯（ＧＯｓ）和碳納米洋蔥（ＯＬＣｓ）等[21]。目前碳納米材料作為增強(qiáng)相尚存在兩點(diǎn)難題亟需解決：一是碳納米材料的高表面能及疏水性使其極易發(fā)生團(tuán)聚，難以分散；二是碳納米材料極易與Ti基體發(fā)生過度界面反應(yīng)而生成TiC，破壞碳納米材料的特殊結(jié)構(gòu)，降低強(qiáng)化效果。

1.2.3陶瓷前驅(qū)體聚合物

近年來興起一種利用陶瓷先驅(qū)體聚合物提供C、Si源以制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的方法。典型的陶瓷先驅(qū)體聚合物聚碳硅烷（PCS）是一種以Ｓｉ和Ｃ原子交替排列為骨架的有機(jī)硅化合物，其在高溫下不穩(wěn)定，易受熱分解，轉(zhuǎn)化為SIC和游離Ｃ原子，可以與金屬基體原位反應(yīng)制備出增強(qiáng)相顆粒彌散分布的高性能金屬基復(fù)合材料。筆者團(tuán)隊(duì)曾利用PCS受熱分解轉(zhuǎn)變?yōu)镾IC和Ｃ的特點(diǎn)，通過原位自生技術(shù)制備出顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，所制備Ti/PCS復(fù)合材料的晶粒得到明顯細(xì)化，TiC顆粒呈均勻彌散分布，且與基體界面結(jié)合優(yōu)異，材料的室溫力學(xué)性能和耐磨性能優(yōu)異，其中Ti-3％PCS（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)861MPa，延伸率達(dá)10.8％，體積磨損率僅為0.84×10-12ｍ3／（Ｎ·ｍ）[22-23]，相關(guān)研究成果如圖2所示。

2、鈦基復(fù)合材料的制備方法

根據(jù)增強(qiáng)相引入方式不同，DRTMCs的制備方法分為外加法和原位自生法。傳統(tǒng)外加法通過預(yù)制固定形態(tài)增強(qiáng)相方式，顆粒尺寸通常為數(shù)十微米甚至毫米級(jí)，常存在基體與增強(qiáng)相界面結(jié)合性差，易誘發(fā)裂紋和孔隙等缺陷，使復(fù)合材料承載能力大幅下降。而原位自生法制備的鈦基復(fù)合材料中增強(qiáng)相與基體間界面匹配度高、熱力學(xué)穩(wěn)定、高溫性能優(yōu)異，同時(shí)可以針對(duì)不同服役需求實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相種類、含量、分布的精確調(diào)控，高效制備出綜合性能優(yōu)異的鈦基復(fù)合材料，其已成為DRTMCs的主流研究方向。根據(jù)原位自生反應(yīng)的原始物質(zhì)狀態(tài)，DRTMCs的制備方法主要分為固-液反應(yīng)法、固-固反應(yīng)法和固-氣反應(yīng)法等。

2.1固-液反應(yīng)法

固-液反應(yīng)法是指在熔化狀態(tài)金屬中，加入含有增強(qiáng)相形成元素的固態(tài)物質(zhì)并與基體金屬反應(yīng)生成增強(qiáng)相的一種復(fù)合材料制備方式。熔鑄法（ＩＭ）是固-液反應(yīng)最常見的方法，該方法是將傳統(tǒng)鑄造工藝與原位反應(yīng)相結(jié)合，將混合粉末在熔煉爐中加熱至熔化后澆鑄成形的工藝，原位生成的增強(qiáng)相與基體界面清潔，結(jié)合強(qiáng)度高。曹磊等[24]基于真空感應(yīng)熔煉方式制備了TiC／TC4復(fù)合材料，通過高溫空冷使得高含量增強(qiáng)相產(chǎn)生的樹突狀結(jié)構(gòu)斷裂并發(fā)生球化，減少孔洞并產(chǎn)生鈍化裂紋效果，同時(shí)降低材料內(nèi)應(yīng)力集中程度，從而改善復(fù)合材料的斷裂韌性。但使用熔鑄工藝制備的鈦基復(fù)合材料不可避免地存在晶粒粗大及組織偏析等問題，針對(duì)這些問題，張長江等[25]將熔鑄技術(shù)與多向鍛造工藝相結(jié)合制備出高性能TiＢｗ增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，熱加工使基體組織由粗大鑄態(tài)網(wǎng)籃狀轉(zhuǎn)化為細(xì)小等軸狀，TiＢｗ也斷裂細(xì)化并沿鍛造方向均勻分布，最終制備的復(fù)合材料室溫強(qiáng)塑性和650℃高溫強(qiáng)塑性均得到顯著改善。然而鈦本身活性高，熔點(diǎn)高，熱導(dǎo)率低，在熔融狀態(tài)下極易與常見耐火材料反應(yīng)，難以找到適合的熔煉容器。此外熔煉過程必須在高真空或高純惰性氣氛條件下進(jìn)行，以防止高活性鈦與空氣中的氧、氮等雜質(zhì)元素反應(yīng)而造成材料性能惡化，因此熔鑄法制備鈦基復(fù)合材料需進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，這樣大幅增加了操作難度和制造成本。

另外，熔煉過程不可避免會(huì)向復(fù)合材料中引入夾雜、氣孔、偏析和其他鑄造缺陷，因此必須對(duì)材料進(jìn)行熱變形或熱等靜壓處理，這同樣增加了工藝難度，提高了制造成本，同時(shí)后續(xù)的機(jī)械加工造成材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，限制了鈦基復(fù)合材料的推廣應(yīng)用[26]。

2.2固-固反應(yīng)法

固-固反應(yīng)法是指在一定溫度條件下，固態(tài)反應(yīng)物通過物質(zhì)擴(kuò)散反應(yīng)制備復(fù)合材料的方法。固-固反應(yīng)過程避免了液相鈦出現(xiàn)，改善了由于鈦高活性導(dǎo)致的間隙元素含量高、界面反應(yīng)過度等問題。該方法制備的鈦基復(fù)合材料還具有組織均勻細(xì)小、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、易于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相定量調(diào)控等特點(diǎn)。常用的鈦基復(fù)合材料固-固反應(yīng)法是由粉末冶金工藝發(fā)展而來，具有工藝流程短、材料利用率高、制造成本低等特點(diǎn)。常見的固-固反應(yīng)法包括機(jī)械合金化（MA）、放電等離子燒結(jié)（SPS）及反應(yīng)熱壓（RHP）等方法。

MA法是采用高能球磨方式將粉末進(jìn)行充分?jǐn)D壓、破碎、冷焊，借助原子擴(kuò)散發(fā)生固態(tài)反應(yīng)，再通過后續(xù)成形燒結(jié)制備出DRTMCs，該方法能使增強(qiáng)相顆粒顯著細(xì)化并在基體中均勻分布，但高能球磨過程易引入雜質(zhì)元素，破壞原料粉末球形度及結(jié)構(gòu)完整度，不利于材料性能提升[27]。SPS法則通過直流脈沖電的方式產(chǎn)生放電等離子體，使粉末表面活化并產(chǎn)生熱量，從而實(shí)現(xiàn)模具中粉體間原位反應(yīng)及快速致密化過程的同步發(fā)生。Ｓｉｎｇｈ等[28]采用SPS技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)制備出（TiC＋TiＢ）混雜增強(qiáng)的TC4基復(fù)合材料，其中TiC、TiＢ顆粒均勻彌散分布，基體為全致密魏氏組織，該復(fù)合材料的室溫壓縮強(qiáng)度高達(dá)2379MPa，顯示出極佳的快速成形優(yōu)勢(shì)。但SPS工藝對(duì)設(shè)備要求較高，制造成本居高不下，目前僅能制備出簡(jiǎn)單形狀的坯料。而RHP法是將混合粉末進(jìn)行冷壓成形后再通過熱壓燒結(jié)致密化，使得粉末坯在致密化的同時(shí)發(fā)生增強(qiáng)相原位反應(yīng)，具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫度低等優(yōu)點(diǎn)，目前黃陸軍[29-30]、張文叢[31]、王衛(wèi)民[32]、Ｔｊｏｎｇ[33]及ＣｈａｎDRａｎ等[34]均采用ＲＨＰ法制備出多種陶瓷相增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，并對(duì)其組織演變及性能強(qiáng)韌化機(jī)制進(jìn)行深入探究，從而制備出綜合性能優(yōu)異的鈦基復(fù)合材料。

2.3固-氣反應(yīng)法

固-氣反應(yīng)法是指氣體和固體進(jìn)行反應(yīng)，原位生成增強(qiáng)相顆粒的方法。國內(nèi)外研究工作者對(duì)鈦基復(fù)合材料的固-氣反應(yīng)法進(jìn)行了深入研究，Ｋｉｍ等[35]在1998年首次提出采用可控的Ｃ-Ｈ化合物氣體（如ＣＨ4）與鈦粉在高溫下發(fā)生反應(yīng)，使增強(qiáng)相顆粒彌散分布在鈦粉表面，隨后再進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)制備出TiCp增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。張策等[13]也采用價(jià)格低廉的TiＨ2粉末為原料，高溫下通入ＣＨ4氣體反應(yīng)制備了低間隙原子的15％（體積分?jǐn)?shù)）TiC／Ti復(fù)合材料，TiＨ2在脫氫過程中易與鈦粉表面氧化膜反應(yīng)產(chǎn)生Ｈ2Ｏ分子，有效降低復(fù)合材料的氧含量（＜0.21％，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），獲得完全致密且均勻細(xì)小的微觀組織，制備的復(fù)合材料兼具良好的室溫抗拉強(qiáng)度（715MPa）和延伸率（12.1％）?？傮w而言，固-氣反應(yīng)法工藝簡(jiǎn)單，制備成本低，避免了原始粉末混合過程中對(duì)粉末外形的破壞以及球磨過程引入大量雜質(zhì)等問題，具有一定的發(fā)展前景，但是該工藝制備的增強(qiáng)相種類單一且含量難以有效控制，無法精確調(diào)控材料的組織、性能，因而有待進(jìn)一步完善和解決。

2.4其他制備技術(shù)

增材制造技術(shù)（ＡＭ）是近年來飛速發(fā)展的一種高新制造技術(shù)，其核心思想是“離散-堆積”，即先將零件三維模型沿某一方向離散為二維切片模型，再轉(zhuǎn)化為加工軌跡，然后通過數(shù)控代碼輸入加工設(shè)備，經(jīng)過逐層加工制造出零部件。該方法可設(shè)計(jì)性高，工序簡(jiǎn)單，能耗低，成形能力強(qiáng)，同時(shí)具有設(shè)計(jì)制備成分梯度材料能力。目前鈦合金增材制造技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域舉足輕重[36]，但現(xiàn)階段鈦基復(fù)合材料增材制造技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段。AM技術(shù)可以賦予DRTMCs更均勻細(xì)小組織及更高強(qiáng)度硬度，這是因?yàn)樵诔尚芜^程中高能量密度和快冷卻速率限制了增強(qiáng)相及基體組織粗化，在固／液界面有更多形核位點(diǎn)，易產(chǎn)生更多的細(xì)小等軸晶，其制造過程如圖3所示[37]。此外基于增強(qiáng)相的組織細(xì)化屬性，再配合其他強(qiáng)化機(jī)制，如固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化等，使得AM技術(shù)可以制備出更高強(qiáng)、高耐磨、高耐熱的顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。張來昌等[38]通過選擇激光熔化（ＳＬＭ）技術(shù)制備了TiＢ／Ti復(fù)合材料，不規(guī)則的TiＢ2原料與純Ti粉原位反應(yīng)生成短棒狀TiＢ顆粒，細(xì)化了組織晶粒，其室溫壓縮強(qiáng)度達(dá)1421MPa，維氏硬度達(dá)402ＨＶ。李俐群等[39]采用激光熔化沉積（ＬＭＤ）技術(shù)制備了TiC增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，在激光熔覆過程中TiC顆粒大量溶解于基體，形成界面結(jié)合良好的共晶TiC相，采用950℃熱處理對(duì)快速冷卻產(chǎn)生的魏氏組織及條狀共晶相進(jìn)行優(yōu)化，使得復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性大幅提升。激光增材制造制備的鈦基復(fù)合材料具有獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的力學(xué)性能，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，在兼顧精確成形和高性能需求的復(fù)雜構(gòu)件近終成形方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。但該技術(shù)發(fā)展時(shí)間尚短，仍存在許多問題有待深入研究，如復(fù)雜熔池反應(yīng)中高能量、高冷速下增強(qiáng)相與基體間的物質(zhì)遷移及組織演變規(guī)律、制備工藝-組織結(jié)構(gòu)-力學(xué)性能間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)機(jī)制等，同時(shí)技術(shù)優(yōu)化和成本降低是推動(dòng)該技術(shù)在市場(chǎng)中穩(wěn)定發(fā)展的重要核心。

3、鈦基復(fù)合材料的塑性變形

對(duì)鈦基復(fù)合材料而言，基體與增強(qiáng)相的硬度、模量及熔點(diǎn)等屬性相差較大，使用單一工藝制備的制件常出現(xiàn)致密度低、晶粒粗大及界面結(jié)合不足等問題，嚴(yán)重影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此需要通過后續(xù)熱變形以消除復(fù)合材料內(nèi)部缺陷，從而獲得形狀尺寸、組織和性能與使用需求相匹配的鈦基復(fù)合材料。室溫下鈦基體通常為密排六方結(jié)構(gòu)α相，該相滑移系較少，難以進(jìn)行冷加工變形，故通常在α／β兩相區(qū)對(duì)鈦基復(fù)合材料進(jìn)行熱加工變形[40]。目前研究中常見熱加工方法有熱擠壓、熱軋制、熱鍛造等。

熱鍛造是指對(duì)加熱的金屬坯料施加壓力，使其發(fā)生塑性變形以獲得一定力學(xué)性能及尺寸結(jié)構(gòu)滿足要求的熱加工方法。因?yàn)殁伝w熱變形窗口窄，同時(shí)高強(qiáng)硬質(zhì)增強(qiáng)相的引入使復(fù)合材料的變形抗力增大，導(dǎo)致其高溫變形更為困難，所以DRTMCs對(duì)鍛造溫度、變形量、變形速率等參數(shù)的精確控制要求較高。Ｇａｉｓｉｎ等[41]采用不同鍛造溫度對(duì)鑄造TiＢ／ＶＴ18Ｕ進(jìn)行兩向等溫鍛造，發(fā)現(xiàn)與常見兩相區(qū)等溫鍛造相比，β單相區(qū)鍛造后復(fù)合材料細(xì)化的基體中基本沒有擇優(yōu)取向出現(xiàn)，最終退火后復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度高達(dá)1300MPa，其蠕變抗力也得到顯著提升。此外，對(duì)難變形的鈦基復(fù)合材料而言，等溫精密鍛造技術(shù)被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的熱加工方法，既可以保證大尺寸構(gòu)件的精密成形，提高材料利用率，又可以提升所制鍛件的綜合力學(xué)性能。目前通過熱鍛造工藝制成的鈦基復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、接頭、連桿、活塞等結(jié)構(gòu)件已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。

熱擠壓是指在一定溫度下對(duì)放入擠壓筒中的金屬坯料施加外力，使之從特定?？字辛鞒?，進(jìn)而獲得所需截面形狀和規(guī)格尺寸的一種塑性加工方法。熱擠壓變形時(shí)材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，整體塑性變形量較大，可最大限度發(fā)揮形變強(qiáng)化效果。呂維潔等[42]采用真空熔煉＋熱擠壓方式制備出（TiＢ＋TiC＋Ｌａ₂Ｏ₃）/TC4復(fù)合材料，細(xì)小的TiＢ在變形時(shí)通過釘扎位錯(cuò)的儲(chǔ)能方式為再結(jié)晶提供形核位點(diǎn)，而在擠壓過程中優(yōu)先在三相界交接處生成的亞微米級(jí)Ｌａ₂Ｏ₃則更趨向于釘扎晶界，擠壓后組織的變形區(qū)以及增強(qiáng)相含量更多的再結(jié)晶（DRＸ）細(xì)晶區(qū)間織構(gòu)強(qiáng)度存在較大差異，最終制得（TiＢ＋TiC＋Ｌａ₂Ｏ₃）/TC4復(fù)合材料的室溫拉伸性能和高溫強(qiáng)度得到大幅提升。此外本研究組發(fā)現(xiàn)基于粉末冶金工藝燒結(jié)制備的鈦基復(fù)合材料較傳統(tǒng)熔鍛坯具有更好的熱變形加工能力，其可以在1100℃以上β單相區(qū)進(jìn)行高溫?cái)D壓變形，這主要是因?yàn)榉勰┡魇墙?jīng)1200～1300℃高溫?zé)Y(jié)獲得，其組織晶粒已處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，所以在低于燒結(jié)溫度的高溫塑性變形時(shí)并不會(huì)發(fā)生明顯晶粒粗化，故其熱加工窗口更寬，變形抗力小，同時(shí)制備的材料性能優(yōu)異，其中經(jīng)1150℃擠壓后TC4/PCS復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)1307MPa，延伸率達(dá)10％[26，43]。

熱軋制是指在一定溫度下通過兩旋轉(zhuǎn)軋輥與軋件之間的摩擦力將制件拉入棍縫，使其受到壓縮產(chǎn)生塑性變形的一種成形方式。隨著熱軋制過程中變形量的增加，顯微組織沿軋制方向伸長，增強(qiáng)相發(fā)生斷裂破碎細(xì)化。塑性變形與高溫提供再結(jié)晶動(dòng)力，使得組織明顯細(xì)化，基體連通度提高，復(fù)合材料塑性增強(qiáng)[44-47]。耿林等[48]研究了熱軋制對(duì)（TiＢｗ＋（TiＺｒ）5Ｓｉ3）/TA15復(fù)合材料的影響，發(fā)現(xiàn)熱軋制過程中基體α相發(fā)生再結(jié)晶和球化，同時(shí)（TiＺｒ）5Ｓｉ3硅化物在熱軋過程中發(fā)生溶解并重新析出，彌散分布在β相晶界附近阻礙晶界及相界滑動(dòng)，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的高溫性能。值得注意的是，軋制變形過程中TiＢ晶須會(huì)沿軋制方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提升短纖維增強(qiáng)相的應(yīng)力傳遞效果，改善復(fù)合材料

的抗蠕變性能。ＳｒｉNiｖａｓａｎ等[49]研究發(fā)現(xiàn)少量Ｂ元素的引入可以顯著降低Ti-6Ａｌ-4Ｖ合金的軋制變形開裂傾向，故可通過多步軋制法直接軋制成形出300ｍｍ×200ｍｍ×2ｍｍ的Ti-6Al-4Ｖ-0.1Ｂ合金板材。

綜上所述，熱加工具有促使復(fù)合材料基體發(fā)生再結(jié)晶細(xì)化組織、形變強(qiáng)化以及增強(qiáng)相均勻分布的彌散強(qiáng)化作用。通過控制變形量、應(yīng)變速率、變形溫度等工藝參數(shù)，深入研究組織和性能演變規(guī)律，結(jié)合增強(qiáng)相類型的多元化發(fā)展趨勢(shì)，能夠有效解決DRTMCs室溫塑韌性差的問題，從而制備出綜合性能優(yōu)異的鈦基復(fù)合材料板材、管材、棒材、型材和異形件等。

4、鈦基復(fù)合材料的熱處理改性

對(duì)塑性變形后的鈦基復(fù)合材料而言，熱處理是一個(gè)必不可少環(huán)節(jié)，它可以調(diào)控微觀組織形貌，消除變形后的殘余應(yīng)力，進(jìn)一步改善材料的力學(xué)性能。常用熱處理方法為退火和固溶時(shí)效，退火的目的是去除復(fù)合材料熱變形殘余應(yīng)力、增加組織穩(wěn)定性并改善材料塑性；而固溶時(shí)效則是一種強(qiáng)化熱處理方式，可以有機(jī)調(diào)控材料的強(qiáng)度和塑性。鈦合金作為基體制備的鈦基復(fù)合材料最大優(yōu)勢(shì)是可以通過熱處理獲得所需的強(qiáng)度和塑性，這主要通過轉(zhuǎn)變?chǔ)陆M織或馬氏體α＇相形成、基體組織細(xì)化及固溶時(shí)效強(qiáng)化等作用，而熱處理對(duì)增強(qiáng)相的尺寸、形貌幾乎沒有影響。熱處理主要通過優(yōu)化調(diào)控溫度與時(shí)間參數(shù)來控制基體組織相變、回復(fù)再結(jié)晶，對(duì)界面反應(yīng)過程起到有效調(diào)控作用，在這過程中不同類型增強(qiáng)相也會(huì)對(duì)基體的組織結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生影響。陳玉勇等[50]對(duì)鍛造態(tài)（TiＢ＋TiC＋Ｙ₂Ｏ₃）／α-Ti復(fù)合材料進(jìn)行固溶時(shí)效熱處理，研究發(fā)現(xiàn)硅化物在片層及α／β界面處析出并通過Ｏｒｏｗａｎ機(jī)制提高材料強(qiáng)度，同時(shí)各增強(qiáng)相的釘扎作用使基體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小片層狀，進(jìn)一步提高材料強(qiáng)度，最終所制備復(fù)合材料700℃高溫抗拉強(qiáng)度達(dá)624.7MPa，延伸率達(dá)16％。陳彪等[51]針對(duì)碳纖維（ＣＦｓ）增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)控制展開研究，通過對(duì)比熱處理溫度獲得最佳TiC界面厚度，以最大限度促使載荷由基體轉(zhuǎn)移至碳纖維，從而提升材料綜合性能，經(jīng)900℃退火后的ＣＦｓ／TC4復(fù)合材料在保證晶粒未長大前提下TiC界面厚度由難以傳遞載荷的0.256μｍ增至1.473μｍ，獲得最佳的室溫強(qiáng)塑性，同時(shí)500℃抗壓強(qiáng)度較熱處理前提升16.4％。

熱處理通常作為DRTMCs力學(xué)性能的最終決定因素，可以有效控制基體尺寸形貌和原位反應(yīng)程度。增強(qiáng)相在熱處理過程中可以影響基體相變點(diǎn)，釘扎晶界遷移，發(fā)生部分元素固溶強(qiáng)化等，使得復(fù)合材料強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升。目前國內(nèi)外對(duì)鈦基復(fù)合材料熱處理研究正由基于傳統(tǒng)鈦合金的組織形貌與力學(xué)性能影響逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵鰪?qiáng)相對(duì)復(fù)合材料相變機(jī)制及其動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)影響的機(jī)理分析，相關(guān)增強(qiáng)相與基體協(xié)同作用的適配熱處理制度探究逐漸成為研究重點(diǎn)。

5、鈦基復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

開發(fā)新型鈦合金材料的最主要目的是追求更高的強(qiáng)度、硬度、耐熱及優(yōu)異塑韌性，而高強(qiáng)硬質(zhì)陶瓷相顆粒的引入對(duì)提升鈦材料綜合性能展現(xiàn)出巨大潛力。為充分發(fā)揮增強(qiáng)相顆粒的尺寸效應(yīng)及功能效應(yīng)，通過引入多種類增強(qiáng)相并控制其大小、分布，制備多元多尺度增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，能夠很好地起到對(duì)基體的協(xié)同強(qiáng)化作用。TiＢｗ和TiCp是鈦基復(fù)合材料應(yīng)用最廣泛的微米尺度增強(qiáng)相，常使用價(jià)格低廉的Ｂ4Ｃ制備（TiCp＋TiＢｗ）協(xié)同增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)TiCp會(huì)趨向于在｛110｝TiＢ面族生長，有助于二者的共生增強(qiáng)效應(yīng)，而引入少量的TiＢｗ和TiCp增強(qiáng)相便能使鈦基復(fù)合材料的性能得到大幅提升[52]。此外，Ｌａ₂Ｏ₃、ＣａTiＯ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃等氧化物顆粒作為納米尺度增強(qiáng)相[53-54]，也被廣泛應(yīng)用于鈦基復(fù)合材料研究中，吸氧劑的引入不僅可以吸附固定間隙氧元素，凈化鈦基體，同時(shí)衍生的納米顆粒還能起到彌散強(qiáng)化作用，從而顯著提升材料的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。然而在增強(qiáng)相呈均勻分布的鈦基復(fù)合材料中，尤其是微米級(jí)增強(qiáng)相，位錯(cuò)在基體內(nèi)部難以運(yùn)動(dòng)而極易發(fā)生塞積，直至增強(qiáng)相出現(xiàn)微裂紋，造成增強(qiáng)效果不佳而塑性大幅降低。為此，黃陸軍等[7]基于Ｈａｓｈｉｎ-ＳｈｔｒｉｋMAｎ（Ｈ-Ｓ）理論和晶界強(qiáng)化原理，采用大尺寸鈦粉為原料、低能球磨、反應(yīng)熱壓法，成功設(shè)計(jì)并制備出增強(qiáng)相呈準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀分布的鈦基復(fù)合材料，如圖4ａ所示，通過硬相TiＢ包圍軟相Ti基體的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)優(yōu)先承受比基體更高的應(yīng)力，有效阻礙裂紋擴(kuò)展行為，削弱了均勻分布增強(qiáng)相存在的分割作用，從而實(shí)現(xiàn)DRTMCs的增強(qiáng)增韌。此外結(jié)合多級(jí)多尺度設(shè)計(jì)思想，他們利用Ｓｉ元素在Ti基體中的固溶、脫溶雙重效應(yīng)，成功制備出（Ti5Ｓｉ3＋TiＢｗ）/Ti6Al4Ｖ兩級(jí)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料[55]，其中微小的TiＢｗ圍繞在等軸基體外的一級(jí)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，控制該尺度下的晶粒尺寸并抑制高溫下晶界軟化，而β相晶粒間的超細(xì)針狀Ti5Ｓｉ3相則構(gòu)成二級(jí)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減緩相界面的高溫軟化，同時(shí)起到彌散強(qiáng)化作用，如圖4ｂ所示。蠕變測(cè)試表明，高溫下Ti5Ｓｉ3相發(fā)生溶解，并在相界面以更細(xì)小尺寸重新析出，Ｓｉ元素的擴(kuò)散使得復(fù)合材料蠕變抗力不斷增強(qiáng)，其550℃/300MPa的蠕變持久斷裂時(shí)間較Ti基體提高了20倍。

在自然界中，多種生物經(jīng)過長期的自然篩選以最適合自身生存的材料來構(gòu)建自身防御，如竹、木、骨骼、貝殼等，這些天然生物材料往往具有優(yōu)異的力學(xué)性能。其中貝殼材料具有極高的強(qiáng)度和韌性，這主要與其珍珠層層狀微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，在基體承載變形和斷裂過程中可以很好地發(fā)揮協(xié)調(diào)變形作用。為此仿貝殼珍珠層層狀結(jié)構(gòu)逐漸被引入到高強(qiáng)韌鈦基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)中，霍望圖等[56]以Ti箔為原料，利用電泳沉積技術(shù)（ＥＰＤ）在Ti箔表面沉積了ＧＯｓ和Ｓｉ，結(jié)合SPS方法制備出層狀結(jié)構(gòu)（Ti5Ｓｉ3＋TiC）/Ti復(fù)合材料，如圖5ｃ所示，其室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)610MPa，延伸率達(dá)27％，展現(xiàn)出良好的強(qiáng)度和塑性。韓遠(yuǎn)飛等[57-58]以純Ti和ＬａＢ6粉末為原料，結(jié)合粉末冶金和熱軋制法，通過原位自生反應(yīng)制備出（TiＢｗ＋Ｌａ₂Ｏ₃）/Ti-Ti層狀復(fù)合材料，與增強(qiáng)相均勻分布且同含量的（TiＢｗ＋Ｌａ2Ｏ3）/Ti復(fù)合材料相比，其抗拉強(qiáng)度基本不變，但延伸率由13％提升至17％，具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。此外，張洪梅等[59-60]設(shè)計(jì)了一種具有仿生“蒼耳”三維界面結(jié)構(gòu)的（GNPs＋TiC＋TiＢｗ）/Ti復(fù)合材料，原位形成的微米級(jí)TiＢｗ連接并穿透GNPs和致密TiC層，與Ti基體緊密接觸組成三維界面結(jié)構(gòu)，如圖5所示。與單一的TiＢｗ／Ti復(fù)合材料中增強(qiáng)相的無序生長狀態(tài)相比，晶須的定向生長有利于界面穩(wěn)定，且晶須的穿透作用抑制GNPs與TiC的界面脫粘，最終制得的復(fù)合材料在保持較高抗拉強(qiáng)度的同時(shí)延伸率仍高達(dá)23.2％。

基于上述對(duì)鈦基復(fù)合材料增強(qiáng)相的研究，多元多尺度與仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)前DRTMCs的研究熱點(diǎn)。

通過對(duì)DRTMCs增強(qiáng)相引入原料、原位自生技術(shù)以及非均勻有序組織構(gòu)型設(shè)計(jì)，可以引入多種類協(xié)同強(qiáng)化效果，實(shí)現(xiàn)納米／微米級(jí)增強(qiáng)相共同強(qiáng)化作用，而借助新興的計(jì)算機(jī)模擬以及高通量制備、表征技術(shù)更是增加了鈦基復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性。因此，現(xiàn)有研究的DRTMCs各項(xiàng)性能不斷提升，鈦基復(fù)合材料能夠獲得更加廣泛的應(yīng)用前景。在近期研究中通過不同工藝制備的鈦基復(fù)合材料的硬度以及室溫拉伸性能如表2所示，各類增強(qiáng)相的引入對(duì)鈦基體的強(qiáng)度、硬度提升具有顯著效果，同時(shí)后續(xù)熱加工可以有效改善增強(qiáng)相對(duì)復(fù)合材料塑性的不良影響，使得DRTMCs兼具良好的強(qiáng)韌性。

6、工程應(yīng)用

近年來，有關(guān)DRTMCs的組織和性能研究已經(jīng)獲得長足發(fā)展，輕質(zhì)耐熱高強(qiáng)韌DRTMCs已經(jīng)成為國內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車零部件以及眾多民用產(chǎn)品的應(yīng)用材料。在國外研究領(lǐng)域，美國ＤｙｎａｍｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司使用熱等靜壓技術(shù)制備出高含量TiC增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料零件，該零件已經(jīng)成功應(yīng)用于半球形導(dǎo)彈殼體與導(dǎo)彈尾翼制造，此外該公司也開發(fā)出一系列應(yīng)用于醫(yī)療植入件及運(yùn)動(dòng)刀具等其他鈦基復(fù)合材料產(chǎn)品，如圖6ａ所示[70]。Ｃｅｒｍｅ系列如ＣｅｒｍｅTi-5、ＣｅｒｍｅTi-10分別應(yīng)用于高爾夫球桿、冰刀，與鋼材料相比減重40％。

ＣｅｒｍｅTi-Ｂ-5制刀具有優(yōu)異的耐磨性能，其鋒利度保持時(shí)間超出Ｒｃ6工具鋼10％以上。圖6ｂ中箭頭所指為帶有Ｃｅｒｍｅ-Ti中心導(dǎo)向部件的概念性坦克軌道。美國ＧＥ公司研發(fā)出一系列0.8TiＢ2／Ti-47Al-2Ｍｎ-2Nb熔鑄產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具有較好的斷裂韌性及抗蠕變能力，被應(yīng)用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)及渦輪翼片。日本豐田公司采用TiＢｗ／Ti-6Al-4Ｓｎ-4Ｚｒ-1Nb-1Mo-0.5Ｓｉ復(fù)合材料制成連桿以及發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，如圖6ｃ所示，該復(fù)合材料零件能夠降低汽車能耗、排氣量，同時(shí)減小噪音。

英國勞斯萊斯測(cè)試了一種用于先進(jìn)的超風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的碳/鈦復(fù)合風(fēng)扇系統(tǒng)（見圖6ｄ），該系統(tǒng)包含鈦基復(fù)合材料葉片和外殼，使得每架飛機(jī)最多減輕1500磅，相當(dāng)于免費(fèi)多搭載七名乘客[6]。

在國內(nèi)研究方面，西北院采用模鍛技術(shù)制備出應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的TiC增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料棒材，該棒材具有優(yōu)異的室溫力學(xué)性能及650℃高溫耐熱強(qiáng)度。上海交通大學(xué)利用工業(yè)級(jí)真空自耗熔煉爐成功實(shí)現(xiàn)了DRTMCs的噸級(jí)大批量生產(chǎn)，其等溫精密鍛造制品如圖7ａ—ｃ所示，該生產(chǎn)線已成功應(yīng)用于航天科工集團(tuán)以及中船重工的制件生產(chǎn)[53]，精密鑄造成形的多元多尺度鈦基復(fù)合材料殼體與葉輪件大大降低了機(jī)加工難度，同時(shí)其表面光潔，內(nèi)部組織均勻，力學(xué)性能優(yōu)異。圖7ｄ—ｆ還展示了近年來國內(nèi)機(jī)構(gòu)制備的一些典型鈦基復(fù)合材料工業(yè)應(yīng)用零部件，包括航天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)用氣動(dòng)格柵、薄壁毛細(xì)管和緊固件等[6，71]。隨著相關(guān)新型制造技術(shù)研發(fā)及組織-性能-機(jī)理的深入探究，DRTMCs已經(jīng)成功發(fā)展出多條設(shè)計(jì)路線成熟、制備技術(shù)穩(wěn)定的實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)線，已有多家企業(yè)與研究所簽署合作研發(fā)協(xié)議，有效推動(dòng)了鈦基復(fù)合材料的技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

7、展望

原位自生DRTMCs突破了傳統(tǒng)鈦材強(qiáng)度硬度低、耐磨耐熱性能差等問題，滿足高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芙Y(jié)構(gòu)材料的迫切需求，已成為當(dāng)今材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而關(guān)于其組織和性能理論研究、制備工藝成本控制以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大途徑亟待深入探究，因此對(duì)DRTMCs的發(fā)展提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）制備過程的反應(yīng)機(jī)理研究，包括增強(qiáng)相與基體間界面反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)原理與制備工藝間關(guān)系，通過優(yōu)化界面反應(yīng)、精確控制組織結(jié)構(gòu)，最大限度發(fā)揮增強(qiáng)相優(yōu)勢(shì)，針對(duì)性制備高強(qiáng)耐熱鈦基復(fù)合材料。同時(shí)與先進(jìn)增材制造工藝過程相結(jié)合，針對(duì)熔池內(nèi)反應(yīng)與對(duì)流情況制定最優(yōu)參數(shù)組合及掃描路徑，實(shí)現(xiàn)中小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的組織成分控制。

（2）組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化。引入多元多尺度增強(qiáng)相概念，使用不同種類、不同尺寸、不同形貌增強(qiáng)相的耦合增強(qiáng)效果，如納米級(jí)Ti5Ｓｉ3彌散強(qiáng)化與Ｓｉ固溶強(qiáng)化，TiＢ晶須與TiC顆粒協(xié)同強(qiáng)化等。引入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)和成分梯度零件概念，進(jìn)一步發(fā)展有序非均勻增強(qiáng)相復(fù)合材料的強(qiáng)塑性匹配。

（3）高通量制備表征技術(shù)。隨著國內(nèi)外“材料基因工程”項(xiàng)目的快速推進(jìn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)背景與機(jī)器學(xué)習(xí)手段的材料高通量研發(fā)、制備、表征模式已經(jīng)取得長足進(jìn)展。由于復(fù)合材料反應(yīng)過程為熱力學(xué)非平衡狀態(tài)，針對(duì)金屬材料已有的高通量制備、表征技術(shù)仍需進(jìn)一步發(fā)展，復(fù)合體系界面化學(xué)及熱動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫仍有待建立。

（4）結(jié)合鈦基復(fù)合材料的可加工性特點(diǎn)，利用擠壓、鍛造、焊接等一系列熱加工技術(shù)與熱處理工藝，制備具有優(yōu)異綜合性能的大尺寸復(fù)雜件，以滿足鈦基復(fù)合材料實(shí)際工程應(yīng)用需求。

開發(fā)低成本高性能DRTMCs的制備方式，提升制件成材率，推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

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潘宇，北京科技大學(xué)工程技術(shù)研究院副研究員，碩士研究生導(dǎo)師，入選國家博新計(jì)劃、北京市科協(xié)青年托舉人才、北京市優(yōu)秀博士學(xué)位論文。2022年北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)博士畢業(yè)。主要從事粉末冶金鈦近終形制造技術(shù)研究。主持國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、中國博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃項(xiàng)目、中國博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目等10余項(xiàng)；以第一／通信作者于ＡｃTAMAｔｅｒｉAlｉａ、Ｃｏｒｒｏ-ｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ、ＪｏｕｒｎA(yù)lｏｆMAｔｅｒｉAlｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ-ｇｙ等權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文40余篇；申獲國家發(fā)明專利40余項(xiàng)；出版專著2部，編制標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)；獲教育部技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、中國發(fā)明協(xié)會(huì)“發(fā)明創(chuàng)新”一等獎(jiǎng)、北京科技大

學(xué)“校長獎(jiǎng)?wù)隆钡葮s譽(yù)稱號(hào)。

路新，通信作者，北京科技大學(xué)工程技術(shù)研究院研究員，博士研究生導(dǎo)師，國家重大人才工程入選者，獲全國五一巾幗標(biāo)兵、國家優(yōu)秀青年基金、中國冶金青年科技獎(jiǎng)、杰出工程師青年獎(jiǎng)、全國有色金屬優(yōu)秀青年科技獎(jiǎng)等稱號(hào)。2008年北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)博士畢業(yè)。目前主要從事粉末冶金鈦應(yīng)用基礎(chǔ)研究。主持國家自然科學(xué)基金、中國航空基金、中國航發(fā)產(chǎn)學(xué)研基金、北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目60余項(xiàng)；發(fā)表SCI論文100余篇，包括Ａｄ-ｖａｎｃｅｄMAｔｅｒｉAlｓ、ＢｉｏａｃTiｖｅMAｔｅｒｉAlｓ、ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ等；授權(quán)國家發(fā)明專利50余項(xiàng)；以第一完成人獲行業(yè)省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)5項(xiàng)。