采用微波烧结方法制备了不同层数和层厚比的 Ti(C,N)-WC-Al2O3/Ti(C,N)-WC叠层陶瓷材料。利用有限元方法揭示了残余应力随层数和层厚比的变化规律, 研究了层数和层厚比对材料宏观力学性能和微观结构特征的影响。结果表明: 与均质材料相比, 叠层材料的断裂韧度提高到 11.42 MPa·m1/2, 为均质材料的 2.5倍, 增韧效果显著, 其主要原因是宏观残余压应力和大量微观裂纹偏转的综合作用。叠层材料的断裂模式为一种表层穿晶断裂和基体层沿晶断裂相交替的混合断裂新模式, 不仅有利于断裂韧度的增加, 也有利于材料整体强度的提高。

铌基金属间化合物是一种潜在高温结构材料,室温脆性大。用Nb-12Ti-22Al和Nb-40Ti-15Al两种混合粉末,经激光沉积分别合成制备了A15-Nb3Al金属间化合物脆性涂层和韧性B2结构合金涂层。通过对制备工艺的研究,基本实现了每层成分和层厚的控制,利用韧脆相间层层叠加方法用激光制备出不同层厚比的脆韧相间A15-Nb3Al/B2叠层结构金属间化合物基复合材料。叠层复合材料的元素成分、显微组织和显微硬度均呈周期性变化,界面存在渐变过渡。叠层结构Nb基金属间化合物复合材料具有良好的室温和高温强度,性能呈各向异性。随着脆韧层厚比的增大,叠层复合材料的强度增加,在水平、竖直两方向的室温屈服强度最高分别可达1030 MPa和871 MPa,900 ℃屈服强度最高分别为301 MPa和267 MPa。