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TiAl基合金具有密度小、比强度高、比刚度高等优良特性而备受关注,成为具有突出研究及应用价值的新一代轻质高温结构材料,在高超音速飞行器及热防护材料等方面应用前景广泛。然而其与生俱来的本征脆性及高温氧化等问题限制了它在大尺寸优异薄板等材料方面的应用。粉末冶金特别是预合金粉末技术可消除铸造缺陷,为制备薄板提供优异原材料,因此,获得高纯低氧球形气雾化粉末和制备高性能粉末冶金板材是进一步扩大TiAl基合金应用范围的关键。 本文以气雾化工艺制备的Ti43.5A15Nb1V1Y预合金粉末为原料,采用真空热压烧结进行致密化。利用金相显微镜(OM)、激光粒度分析仪、配有BSE模式及EDS能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪等分析方法,对气雾化工艺制备的预合金粉末颗粒、真空热压烧结组织及高温变形组织进行表征分析,利用Gleeble-3500热物理模拟试验机在变形温度1050℃-1200℃、应变速率0.001s-1-0.5s-1及变形量50%的条件下对该合金进行等温热压缩模拟实验。 研究结果表明,气雾化工艺制备的Ti43.5Al5Nb1V1Y预合金粉末颗粒细小,球形度较高,真空热压烧结的Ti43.5Al5Nb1V1Y合金组织致密,表面形貌平整无孔洞,微观组织细小均匀,内部形貌呈近γ组织特征,主要由γ相、α2相及YAl2相组成。 流变应力变化与变形温度T及应变速率ε分别成反比例和正比例关系,流变应力曲线初期均呈现明显的加工硬化特征,相比于其他合金,该合金的动态再结晶曲线特征更明显。根据Arrhenms关系,计算材料常数α、β、n、A及Q值,构建真空热压烧结Ti43.5Al5Nb1V1Y合金的本构方程。真空热压烧结Ti43.5Al5Nb1V1Y合金的热变形激活能为320.861kJ/mol,构建的峰值应力本构关系模型实验值与计算值吻合良好。 Ti43.5Al5Nb1V1Y合金塑性变形的主要软化机制是动态再结晶,变形主要取决于γ相,在所有变形条件下均出现明显的DRX,动态再结晶γ晶粒的尺寸与变形温度的变化成正比、与应变速率的变化成反比,Ti43.5Al5Nb1V1Y合金的失稳主要方式为开裂,基于Prasad失稳准则和DMM模型构建真应变为0.5时Ti43.5Al5Nb1V1Y合金的热加工图,温度1080℃-1200℃、应变速率0.0015s-1-0.04s-1是变形的理想区域。