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摘要：TiAl基合金具有较高的高温强度、高温抗氧化性能、抗蠕变性能、比强度、比刚度且密度低等优点而被逐渐应用关于航空航天及汽车发动机领域。γ-TiAl合金因其优异的变形性能而成为目前材料工程和科学领域关注和研究的热点。Nb为p相稳定元素,合金中具有一定含量的p相会促进其高温变形性能,而添加过多Nb元素会形成室温下脆性有序相B2。而关于不同Nb元素含量对TiAl基合金组织性能的影响的研究还比较少。本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM).能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段系统地研究了Nb含量Ti-47Al-2Cr-xNb-0.2Mo(at.％)(x=1,3,5,7)合金铸态显微组织和拉伸性能及高温抗氧化性能的影响,并通过热处理工艺优化合金铸态组织和锻态组织。得出以下主要结论：(1)Ti-47A1-2Cr-xNb-0.2Mo(at.%)合金铸锭,其组织为由γ相、α2相与少量p相组成的层片组织；在层片组织间存在网状p相和Y相两种偏析；随Nb含量增加,层片晶团平均尺寸和p相的含量增加。不同Nb含量TiAl基合金的室温拉伸强度均低于高温拉伸强度,且室温延伸率均低于高温延伸率,室温塑性对Nb含量的变化不如高温敏感,进一步验证了TiAl基合金室温延性较差,室温下难以进行塑性加工的特性。随Nb含量增加,合金粗大的层片晶团在高温拉仲时不易变形。(2)Nb元素的加入显著降低了合金氧化增长速率；随着Nb含量增加,氧化物颗粒变得致密细小,氧化膜中Al203含量逐渐增加,在试验研究Nb含量范围内,氧化物颗粒平均尺寸与Nb含量有很好的线性相关性；随Nb含量增加,氧化层结构逐渐变得均匀,且与基体粘附力增强。添加Nb元素抑制了基体金属元素与外部氧元素之间的相互传输,提高了合金的抗氧化能力。(3)对低Nb铸态合金直接进行热处理可消除晶内和晶界的p相偏析,对高Nb合金铸态组织直接进行热处理可减少p相的含量,但并不能有效消除p相。不同Nb含量TiAl合金经包套锻造后,合金显微组织主要由再结晶形成的细小等轴晶粒构成,随变形量增加,动态再结晶程度增加,晶粒变得均匀细小。铸态组织中的p相在变高形量包套锻造中仍未能得到消除。不同变形量包套锻造合金在双相区或者单相区保温适当时间后,p相中富集的Nb元素得到均匀扩散,合金组织中p相均得到有效减少甚至消除,并得到不同的显微组织。