【摘 要】
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TiAl基合金具有优异的高温性能,是制造航空发动机、固定式燃气轮机、汽车某些零部件的理想材料,但TiAl基合金固有的脆性及加工困难等缺点严重影响其在各个领域的广泛应用。铸造是制备TiAl基合金传统的工艺路线,但铸造制备的TiAl基合金中存在很多缺陷,在冷却结晶过程中,合金形成粗大的片层状组织,造成成分偏析,同时其收缩和气孔等会降低合金的机械性能。粉末冶金技术是一种有效制备TiAl基合金的近净成形技
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TiAl基合金具有优异的高温性能,是制造航空发动机、固定式燃气轮机、汽车某些零部件的理想材料,但TiAl基合金固有的脆性及加工困难等缺点严重影响其在各个领域的广泛应用。铸造是制备TiAl基合金传统的工艺路线,但铸造制备的TiAl基合金中存在很多缺陷,在冷却结晶过程中,合金形成粗大的片层状组织,造成成分偏析,同时其收缩和气孔等会降低合金的机械性能。粉末冶金技术是一种有效制备TiAl基合金的近净成形技术,它可以避免合金宏观偏析、组织粗大等缺点,可制备出晶粒细小性能良好的合金材料。本研究中,以Ti、Al和Nb三种单质粉末为原料,采用高能机械球磨的方法制备Ti-45Al-7Nb混合粉末,再经过真空热压烧结方法制备出等轴细晶的Ti-45Al-7Nb（at.%）合金。通过高温拉伸实验分析材料的高温变形机制,高温压缩实验研究合金的高温压缩变形行为,并通过功率耗散图确定最优的热加工条件。通过上述工作,本文得出以下结论:（1）采用高能机械球磨的方法制备Ti-45Al-7Nb混合粉末,在细化的同时实现了机械合金化,球磨40 h的混合粉末达到了纳米级-微米级,且形成了 γ-TiAl和α2-Ti3Al相。再经真空热压烧结及后续包套热挤压,可获得相对密度达99.1%的近全致密Ti-45Al-7Nb合金,合金组织由γ-TiAl和α2-Ti3Al双相等轴细晶组成,γ-TiAl相晶粒在1.0～3.0 μm之间,α2-Ti3Al相晶粒在0.5～1.0 μm之间。（2）通过机械合金化和热压烧结方法获得的等轴细晶Ti-45Al-7Nb合金,其室温和高温塑性均得到改善,温度越高,拉伸速率越小,塑性越好,1000℃/5×10-5 s-1条件下,延伸率达到192.8%。（3）Ti-45Al-7Nb合金的高温拉伸和压缩形变过程是热激活过程,在900℃～1000℃的高温变形条件下,高温拉伸本构方程和压缩本构方程分别为:（?）=e30.33[sinh（0.0129σ）]1.1042exp（-398360/RT）（?）=e39.95[sinh（0.00832σ）]1.8098exp（-488180/RT）（4）等轴细晶具有良好的组织均匀性,在高温变形过程中,有利于促进晶粒滑移,缓解应力集中,从而使变形更加均匀协调,有利于提高延伸率。高温塑性形变机制为位错和孪晶,主要的软化机制为动态再结晶。孪晶使γ/γ晶粒分裂,激发γ相的滑移,孪晶在一定程度上可以提高合金的热变形行为。
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