超细晶Ti-Al-Nb-Cr-Mo合金的高温变形

对钛铝金属间化合物性能改善方面的研究主要是通过合金化和微观组织（相组成和形态）控制，得到良好的加工性能、室温高温性能、断裂韧性和抗蠕变性等。已有的研究结果表明，具有粗大的连续的σ相和非连续的γ相的两相组织表现出的高温强度和抗蠕变性优于γ+α2合金，但室温塑性和断裂韧性差。研发的具有γ相基体和非连续σ相沉淀的超细γ+σ组织，通过细化晶粒和析出强化来提高强度和塑性。

另外，这些析出物可有助于在高温下钉扎晶界，减少晶界滑移的趋势。具有超细γ+σ组织的Ti-Al-Nb-Cr-Mo合金在室温表现出理想的强度和断裂韧性，但它们的高温性能未知。美国学者通过压缩试验研究了具有超细γ+σ组织的合金的高温力学性能和变形机理，以及评价变形过程出现的组织演变。以氩气为保护气体，通过非自耗电弧熔炼制备名义成分Ti-45Al-14Nb-5Cr-1Mo的铸锭。在单相β相区进行固溶处理（1400℃×1h），之后淬火保留β相，抑制γ-TiAl的形成，控制微观组织大小。在γ-TiAl和σ-Nb2Al两相区时效（1000℃×2h/FC），产生由连续的γ相和非连续的σ相组成的超细晶组织。γ相直径为0.1～1μm，σ相的体积分数约为0.13，尺寸为50～500nm。在700℃和800℃，应变速率分别为3×10-3、3×10-4、3×10-5s-1的条件下进行压缩试验。变形后组织观察表明，700℃和800℃的高温压缩未使组织发生明显粗大变化，施压方向未见晶粒破碎或压扁的现象。除了微裂纹，变形后的微观组织与未发生变形的组织几乎相同。流变曲线表明，线性的弹性变形区，无明显的屈服点。在800℃流变行为非常明显。

在低应变速率时，应变最高点之后流变趋于平稳，伴有波动现象。这种波动随应变速率减小而增大，然而在较快的应变速率下，波动行为减弱。在700℃，未观察到流变平稳的现象，而是屈服应力平稳增大，加工硬化更是显著增加。在这两种温度下，随着应变速率增加，流变应力和加工硬化速率同时增加。

Ti-45Al-14Nb-5Cr-1Mo合金在700℃和800℃的高温压缩试验表明，其具有良好的高温强度和大的压应变（40%），并且未发生宏观断裂。压缩应变和流变曲线的分析表明，γ/γ晶界滑移和γ相的动态再结晶是800℃变形的主要变形机理，尽管在低应变速率下，变形的试样组织分析表明为γ/γ晶界滑移，伴有微裂纹开始于γ/γ晶界，σ相未开裂。在700℃，应变很明显地加载于γ相，且更高的强度和加工硬化速率有助于这种温度下再结晶行为的发生。