随着当代高新技术对材料高性能的需求愈加迫切,综合性能优异的钛基复合材料材料得到很好的发展,它高比强度、比刚度、优良的耐腐蚀性和高温抗蠕变性等特点,存在巨大的研究和应用潜力。C-Ti反应体系成本低,原位生成的TiC增强相熔点高,与钛兼容性良好,可大大提高基体性能。现有研究多集中于TiC颗粒增强钛基合金,而利用碳纤维的单向有序形态,原位生成碳化钛纤维增强钛材料是一种新的研究方向。已有研究者制备TiC短纤维增韧钛基复合材料,成功改善了材料性能。若能通过合成TiC纤维或TiC类纤维结构,增强基体材料性能,将对降低纤维增强钛基复合材料的制备成本、生产周期以及增强钛材料性能有重要意义。本文基于以碳纤维作为导向合成碳化钛纤维增强材料的研究构想,采用氩气保护常压烧结的制备方法,制备α-Ti与碳纤维复合材料样品,使用扫描电子显微观察分析、成分分析、物相分析等方法,研究主要结果如下:(1)在C纤维和纯Ti混合烧结过程中,反应扩散生成TiC,形成TiC类纤维体:(1)纤维表层高活性C与钛基体界面生成TiC;(2)C纤维局部C原子向基体扩散为主生成TiC层;(3)碳纤维致密结构破坏,C原子和Ti原子通过TiC富集区相互扩散,最终使碳纤维转化成TiC的类纤维体。(2)温度升高,反应深度增加,CF表面的TiC壳层发生变化:附着的TiC细小颗粒层→疏松花絮状TiC→致密光滑的TiC壳层→具有显著颗粒构成的不均匀TiC壳层→TiC类纤维体。1500℃烧结TiC颗粒粗大化倾向增大,TiC壳层厚度不均匀,甚至无法构成环形壳层就与类纤维TiC或TiC成片区域“焊合”。类纤维状TiC生长成“片层”的TiC富集区,1350℃、1450℃、1500℃下烧结的试样的TiC富集区的宽度分别约为15μm、20μm、35μm。(3)与纤维铺层相比,碳纤维球磨或短切与钛粉混合,在较低温度下烧结便可使碳纤维彻底转化,分别生成均匀弥散分布的粒状TiC、类短纤维状TiC。(4)碳纤维镀镍提高了纤维与钛基体的结合效果,减少了间隙缺陷。烧结初期,镀镍层阻碍Ti/C原子的扩散反应,当达到一定烧结温度和烧结时间后,镀层大大消耗,碳纤维发生再结晶,纤维致密结构严重破坏,促进了C对外扩散及Ti、Ni向其内部扩散填补空穴生成TiC。升高温度,碳纤维内部疏松杂乱严重,反应剧烈,纤维表面生成的“TiC层”的TiC颗粒粗大化。