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层状复合材料是一种仿生材料，它是受到自然界中贝壳珍珠层的微观组织的启发而得到的。因为此材料独特的裂纹扩展特点，引起了人们的高度关注，成为了近年来材料研究的热点。本文的目的是研制TiC-Ti/Ti层状复合材料，探索其烧结工艺以及结构对其微观组织和力学性能的影响。
根据层状复合材料的材料选用原则，本文选用金属Ti作为基体层，即金属层。选用TiC-Ti复合材料作为材料的增强相，即陶瓷层。将其至于石墨模具中压实，采用放电等离子烧结的方式将其烧结成块状，层数为9层。本文采用纯钛片作为金属层的材料，钛粉与碳粉的混合粉末作为陶瓷层的原始混料。对材料的在烧结时的保温时间、混料的摩尔比、烧结温度、层厚以及层厚比进行了优化。其中，本文的主要研究结果如下：
(1)最佳的保温时间为10min。当保温时间较短的时候，材料的反应不够充分，其过渡层不明显，元素扩散不充分。当保温时间超过10min，达到13min或者16min的时候，过渡层发生了偏移和分解现象。当保温时间为10min的时候，材料的层间出现明显的由材料扩散而得到的过渡层，且组织均匀。
(2 )陶瓷层的原始混料的最佳混料摩尔比为Ti∶C=1.2。当混料摩尔比为Ti∶C=1.1的时候，材料的层间元素的扩散过于剧烈。在此混料摩尔比的情况下，当烧结温度为1000℃的时候，材料的金属层就开始被侵蚀，烧结温度在1200℃左右，材料的层状结构就不复存在。从线扫描的结果可以看出，当混料摩尔比为Ti∶C=1.1，烧结温度为1100℃的时候，材料已经成为一个分布均匀的块体，不存在明显的层状结构。当混料摩尔提升至Ti∶C=1.2时，发现微观形貌随着烧结温度的变化并不明显，层状结构保持良好，并且陶瓷层中的C元素已经完全参与反应，不会因此而影响材料的力学性能。
(3)最佳烧结温度为1100℃，当烧结温度为1050℃、1100℃以及1150℃的时候，材料的层状结构皆保持良好。其区别在于，随着温度的升高，材料的过渡层的厚度逐渐增加，金属层的厚度先减小后增大，陶瓷层的厚度先增大后减小，在烧结温度为1100℃的时候，金属层的厚度最小，陶瓷层厚度最大。根据抗弯强度对比对可知，材料在烧结温度达到1100℃的时候，其抗弯性能最佳为819.8MPa。由材料断裂之后的形貌可以发现，层状结构在材料的变形过程中发挥了重要的作用。材料在弯曲变形的过程中并没有发生一次性的脆断，而是沿层断裂和穿层断裂相结合，发生了四次脆断，四次脆断刚好发生在四层陶瓷层的位置。由此可知，材料的层状结构有效的消耗了材料在变形时的能量，使得材料的抗弯性能得到提升。从显微硬度的角度去分析，我们可以发现，烧结温度越高，材料的反应越充分，材料的陶瓷层的显微硬度越大。
(4)当层厚较大的时候，即(金属层)500μm+(陶瓷层)500μm，材料出现了陶瓷层分层以及开裂的现象，且材料中的C无法全部参与反应，有部分残余。层厚减小之后，这种现象不复存在。当层厚为300μm+300μm的时候，材料的抗弯强度达到最佳为874.8MPa。
(5)当层厚比为1∶1，即(金属层)300μm+(陶瓷层)300μm的时候，根据X射线衍射图谱可以发现，材料中在此层厚比的情况下，TiC的峰值达到最大，可见材料的反应充分度最佳。材料的抗弯强度也在此层厚比达到最佳。从显微硬度的角度观察，发现材料的陶瓷层的硬度随着该层的层厚的减小而递减。
根据层状复合材料的材料选用原则，本文选用金属Ti作为基体层，即金属层。选用TiC-Ti复合材料作为材料的增强相，即陶瓷层。将其至于石墨模具中压实，采用放电等离子烧结的方式将其烧结成块状，层数为9层。本文采用纯钛片作为金属层的材料，钛粉与碳粉的混合粉末作为陶瓷层的原始混料。对材料的在烧结时的保温时间、混料的摩尔比、烧结温度、层厚以及层厚比进行了优化。其中，本文的主要研究结果如下：
(1)最佳的保温时间为10min。当保温时间较短的时候，材料的反应不够充分，其过渡层不明显，元素扩散不充分。当保温时间超过10min，达到13min或者16min的时候，过渡层发生了偏移和分解现象。当保温时间为10min的时候，材料的层间出现明显的由材料扩散而得到的过渡层，且组织均匀。
(2 )陶瓷层的原始混料的最佳混料摩尔比为Ti∶C=1.2。当混料摩尔比为Ti∶C=1.1的时候，材料的层间元素的扩散过于剧烈。在此混料摩尔比的情况下，当烧结温度为1000℃的时候，材料的金属层就开始被侵蚀，烧结温度在1200℃左右，材料的层状结构就不复存在。从线扫描的结果可以看出，当混料摩尔比为Ti∶C=1.1，烧结温度为1100℃的时候，材料已经成为一个分布均匀的块体，不存在明显的层状结构。当混料摩尔提升至Ti∶C=1.2时，发现微观形貌随着烧结温度的变化并不明显，层状结构保持良好，并且陶瓷层中的C元素已经完全参与反应，不会因此而影响材料的力学性能。
(3)最佳烧结温度为1100℃，当烧结温度为1050℃、1100℃以及1150℃的时候，材料的层状结构皆保持良好。其区别在于，随着温度的升高，材料的过渡层的厚度逐渐增加，金属层的厚度先减小后增大，陶瓷层的厚度先增大后减小，在烧结温度为1100℃的时候，金属层的厚度最小，陶瓷层厚度最大。根据抗弯强度对比对可知，材料在烧结温度达到1100℃的时候，其抗弯性能最佳为819.8MPa。由材料断裂之后的形貌可以发现，层状结构在材料的变形过程中发挥了重要的作用。材料在弯曲变形的过程中并没有发生一次性的脆断，而是沿层断裂和穿层断裂相结合，发生了四次脆断，四次脆断刚好发生在四层陶瓷层的位置。由此可知，材料的层状结构有效的消耗了材料在变形时的能量，使得材料的抗弯性能得到提升。从显微硬度的角度去分析，我们可以发现，烧结温度越高，材料的反应越充分，材料的陶瓷层的显微硬度越大。
(4)当层厚较大的时候，即(金属层)500μm+(陶瓷层)500μm，材料出现了陶瓷层分层以及开裂的现象，且材料中的C无法全部参与反应，有部分残余。层厚减小之后，这种现象不复存在。当层厚为300μm+300μm的时候，材料的抗弯强度达到最佳为874.8MPa。
(5)当层厚比为1∶1，即(金属层)300μm+(陶瓷层)300μm的时候，根据X射线衍射图谱可以发现，材料中在此层厚比的情况下，TiC的峰值达到最大，可见材料的反应充分度最佳。材料的抗弯强度也在此层厚比达到最佳。从显微硬度的角度观察，发现材料的陶瓷层的硬度随着该层的层厚的减小而递减。