铝基叠层材料是将铝基体与组元材料按一定的层间距及层厚比交替重叠形成的多层材料。组元材料可以是金属、陶瓷、金属间化合物或聚合物,该材料的性能取决于每一组元的结构特性、各自体积含量、层间距、互溶度以及在两组元之间形成的脆性金属间化合物。由于铝基叠层材料具有可设计的层状结构,能够满足多重性能要求及结构需求,目前在各个领域得到广泛的重视。本文研究了两种增强材料对铝基叠层材料界面结构及力学性能的影响,为制备新型轻质、高性能铝基叠层复合材料奠定基础。本文选取10 μm的纯铝箔为基体,B4C颗粒和纯钛箔为增强相。两种增强相分别与铝箔层层堆叠后,再通过累积叠压和放电等离子烧结,制备出层状结构的Al/B4C和Al/Ti叠层复合材料。本文主要研究内容和重要结论如下:研究了累积叠压道次对Al/B4C叠层材料界面结构和力学性能的影响,研究结果表明:随着累积叠压道次的增加,铝层的厚度不断减小,B4C颗粒在界面的状态由团聚、连续沿界面分布,转变为单层颗粒连续沿界面分布,再经铝层挤入B4C颗粒之间的间隙后转变为分散的B4C颗粒断续分布在界面上。累积叠压道次不超过5次时,试样有清晰的层状结构,当累积叠压道次为7次时,层状结构变得不明显。在力学性能方面,随着累积叠压道次增加,压缩强度和硬度明显提高。低叠压道次下,Al/B4C叠层材料沿层和垂直层方向力学性能存在各向异性,叠压道次越高,力学性能差异越小。研究了放电等离子烧结及无压扩散过程中Al/Ti叠层材料界面结构及力学性能的变化,研究结果表明:在500℃、50MPa和30 min的放电等离子烧结工艺下,界面间的冶金结合较弱,试样沿平行层方向的压缩性能较差。再经600℃无压扩散处理后,Al/Ti界面间生成了 Al3Ti相,抗压强度提高,塑性下降。Al/Ti叠层材料沿垂直层方向压缩过程中出现了 45°的断裂带,钛层在压缩过程中被剪断,铝层挤入断裂带中,Al3Ti层中萌生了许多小裂纹,靠近断裂带的区域裂纹密集,远离断裂带的区域裂纹逐渐减少,能量沿层方向逐渐被耗散。Al/Ti叠层材料沿平行层方向压缩结果发现,裂纹在Al3Ti层萌生、扩展,进而引起断裂。综合分析可知,两种增强材料都提高了基体材料的强度,但对基体的增强方式不同。Al/B4C叠层材料经多道次累积叠压后,B4C颗粒离散、断续分布在界面上且被铝层包裹住,在外力作用下与铝层一起发生协调变形,提高了基体的变形抗力,故强度得到了提高;Al/Ti叠层材料通过扩散反应生成A13Ti层,Al3Ti硬而脆,在叠层中提供强度,未反应完的铝层和钛层提供塑性,这种软硬交替的叠层结构,使材料具有能量耗散的结构,从而使得叠层材料的力学性能得到提高。