《表1 加入不同钛含量后的复合棒材力学性能》

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《Ti含量对CNT/Al复合材料组织与力学性能的影响》

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热挤压后复合棒材的应力-应变曲线及其所对应的拉伸强度和延伸率分别见图11和表1。由图11和表1可知：1)1%钛含量的棒材样品的塑性最好。当钛含量达到甚至超过7%时，材料的断裂类型基本为脆性断裂。棒材的断裂形式和脆性增强相TiAl3的形成有密切关系。材料拉伸过程中，裂纹往往起源于内部缺陷处。对（CNT-Ti）/Al复合棒材而言，一旦加载的外力超过TiAl3抗拉强度，发生脆断，形成缺陷，造成裂纹的快速增殖和扩展，直至材料发生断裂失效。若一旦大量的TiAl3生成，其与基体间的相界面也随之大幅度增加，缺陷增多。另外，当位错运动到界面处碰到这些增强相时，会产生钉扎效应，减小位错运动能力，增加材料的强度，使得材料呈现较低的塑性。2)7%钛含量的复合棒材拉伸性能最好，拉伸强度高达221 MPa，而10%钛含量和5%钛含量的复合棒材拉伸性能都低于7%钛的复合棒材。从棒材拉伸强度变化趋势可知，钛的添加含量存在一个最佳值，这与添加的Ti在随后的烧结和热挤压过程中与Al反应生成TiAl3增强相有关。相界面与添加物质的量成正比。过多的钛的加入（如10%Ti）会引入过多的相界面，降低粉体的致密化程度，进而形成更多的缺陷区域。此外，形成的大量的TiAl3粒子硬而脆，大幅度增大材料的脆性，易发生脆断。较少的钛的加入（如1%Ti）保证了材料的塑性和韧性，但是形成的强化相TiAl3数量不足，材料强化效果差。综上所述，Ti的加入量对最终材料拉伸性能的影响是复杂的。一方面，Ti的大量加入会造成相界面数量快速增加，不利于复合粉体球化、烧结过程中的致密化，降低其力学性能，此外烧结和热挤压过程中形成的TiAl3相对基体材料而言是硬而脆的。另一方面，增强相TiAl3带来的弥散强化效应增加了复合棒材的硬度和强度。