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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热处理工艺对粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金显微组织的影响,获得了制备均匀细小双态组织和全层片组织的热处理工艺参数,通过室温拉伸和高温拉伸实验对所得组织的力学性能进行了表征。本研究的主要结论如下：(1)粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金的原始组织为近丫组织。合金在(α+γ)两相区热处理,随着热处理温度的升高或保温时间的延长,合金组织由近γ组织转变为双态组织,γ相体积分数逐渐降低,层片晶团体积分数逐渐升高。固定保温时间为4h,随着热处理温度的升高,γ晶粒平均尺寸先逐渐减小然后基本保持不变,而层片晶团尺寸一直逐渐增加。固定热处理温度为1260℃,随着保温时间的延长,γ晶粒平均尺寸先逐渐减小然后基本保持不变,而层片晶团尺寸一直逐渐增加。在1260℃保温4h空冷至室温可以得到均匀细小的双态组织,γ相和层片晶团的体积分数分别为53%和47%,γ晶粒平均尺寸约为30μm,层片晶团平均尺寸约为55μm。炉冷(FC)所得双态组织的层片晶团较粗大,且其边界呈锯齿状,而空冷(AC)所得双态组织的层片晶团较细小,边界较平整。(2)粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金在α单相区热处理,随着热处理温度的升高或保温时间的延长,合金组织由近层片组织转变为全层片组织,近／全层片组织中的γ相体积分数逐渐降低,层片晶团体积分数逐渐升高。在1335℃保温15min空冷至室温可以得到均匀细小的全层片组织,平均晶粒尺寸约为205μm。炉冷所得全层片组织的层片晶团较为粗大,层片间距也较大,约为0.6μm,且层片晶团的边界呈锯齿状；空冷所得全层片组织的层片晶团较细小,层片间距也较小,约为0.3μm,且层片晶团的边界非常平整。先炉冷至1250℃再空冷至室温所得显微组织的层片晶团边界既有锯齿状,又有直线状。(3)粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金在(a+γ)两相区和α单相区热处理所得组织的室温抗拉强度和高温抗拉强度均随热处理温度的升高或保温时间的延长先降低后升高,合金在1260℃保温4h空冷至室温所得双态组织的室温抗拉强度和高温抗拉强度具有较高的强度,分别为434MPa和447MPa,且其高温延伸率最高,为5.95%。合金在1335℃保温15min空冷所获全层片组织的高温延伸率较低,为1.40%,但其室温抗拉强度和高温抗拉强度均最大,分别为503MPa和520MPa。合金空冷所得全层片组织的室温抗拉强度、高温抗拉强度和高温延伸率均比炉冷时大。