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高温钛合金具有轻质、耐热、高强等优良特性,成为航空航天发动机和汽车轻质耐热结构件领域最有前途的高温材料之一。经过国内外多年的发展,已经形成了Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si的钛合金体系,但还没有成熟的600℃高温钛合金的应用。当前对高温钛合金的研究主要集中在变形上,对铸态成形的高温钛合金研究比较匮乏。本论文的重点是研究Si、Mo、Y三种合金元素对铸态合金组织及性能的影响。首先,通过铝当量经验公式,调整Si、Mo、Y三种合金元素含量设计出9种合金成分,采用真空电弧熔炼技术制备出成分均匀的钛合金。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜(配备能谱分析)等实验设备对铸态合金显微组织进行了分析,得到的铸态组织均为α/β网篮组织,Si、Mo、Y三种合金元素含量的变化并没有合金近α型钛合金的属性。研究了Si、Mo、Y三种合金元素含量的不同对铸态钛合金组织及力学性能的影响。发现随着Si含量的增加,合金的显微组织逐渐增加,维氏硬度缓慢较小,质量分数为0.25%时室温强度最好,断裂韧性KIC为54.3MPa·m1/2,室温压缩性能在0.15%是最好。对比Mo含量不同的合金组织性能,发现Mo含量的增加细化了合金的显微组织,增加了合金的维氏硬度,提高了室温断裂韧性和压缩性能。随着Y含量的增多,合金中析出的Y2O3逐渐增多,使组织明显得到细化,增加了合金的硬度,质量分数在0.7%是硬度达到最大值HV505.8,合金的室温断裂韧性和压缩性能也得到了加强,其中0.7%时合金的压缩强度和屈服强度远高于其他成分合金,但速断应变相对较差。对比9种合金的组织及力学性能,选取Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si,Ti-5Al-4Sn-2Zr-3Mo-0.25Si及Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si–0.7Y三种综合力学性能良好的合金,研究在950℃-1010℃、0.01s-1-1s-1范围内的高温压缩热变形行为。发现高温钛合金基本上一种负温度敏感材料和正应变速率敏感材料,即随着温度的降低和应变速率的升高,流变应力升高。流变应力曲线的升高、降低及稳定过程对应了加工硬化和应变软化过程的交替控制和动态平衡过程。建立了Ti-5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si–0.7Y合金的双曲正弦函数本构方程。研究了热变形过程中,变形温度、应变速率及不同变形区域对合金显微组织的影响。