为了解决常规单一合金制造的高性能发动机高压压气机盘难以满足大温度梯度和应力梯度的工作环境问题,采用高温性能优异的金属间化合物与中低温性能优异的钛合金焊接制成双合金盘来替代高温合金压气机盘,能够有效减轻发动机的重量,提高推重比。而异种钛合金连接件和基体合金在化学成分及使用温度下的性能都有区别,探索其变形工艺提高接头组织性能稳定性显得至关重要;由于高压压气机盘的服役环境恶劣,长时间与高温高压气体接触,双合金盘件的接合界面组织变化对性能的影响是一个亟需解决的难题。基于此本文以TC11/Ti-Al-Nb双合金热模拟压缩实验为基础,优化变形参数;同时结合等温锻造实验和热稳定实验,分析了热力作用对连接界面组织的影响规律,确定了不同显微组织对力学性能的影响规律及拉伸断裂机理;建立了析出相的组织参数与拉伸性能之间的定量关系。主要的研究内容及成果如下:TC11/Ti-22Al-25Nb双合金高温变形时的流动应力对变形温度和应变速率敏感。随着变形温度的升高和应变速率的减小,流动应力降低;在高温大应变速率下,应力-应变曲线出现不连续屈服的特征;基于Arrhenius型双曲正弦方程建立的双合金高温变形本构方程能很好的描述双合金的流变行为。基于动态材料模型及Prasad失稳准则构建了TC11/Ti-22Al-25Nb双合金的热加工图。优化了双合金的热加工参数,获得了双合金热加工过程中的安全区域:900-1060℃,0.001-0.6s-1;而当应变速率大于0.6s-1,会出现绝热剪切、焊缝和基体结合处开裂以及局部塑性流动的失稳变形机制;随着变形程度的增加,变形塑性失稳区域由低温高应变速率、高温高应变速率向低应变速率和中间变形温度区域扩展。研究了合金成分对TC11/Ti-Al-Nb双合金连接件界面组织及性能的影响规律,随着Nb元素含量的增加,热处理后焊缝熔合区析出的α2相含量减少;性能对比可以发现,TC11/Ti-22Al-27Nb连接件的拉伸性能较好。焊缝区域组织的演变引起了显微硬度的变化,TC11合金侧热影响区马氏体α’的分解会造成显微硬度的降低,而焊缝熔合区域以及Ti-22Al-27Nb合金侧热影响区二次相的析出会造成显微硬度的增加。焊缝区域弹性模量的分布呈现出“U”型,焊缝熔合区域的数值较低,等温锻造及热处理都能够提高焊缝区域的弹性模量。TC11/Ti-22Al-25Nb双合金接头的组织和性能受热加工历史的影响。焊态下,焊缝熔合区由β相组成;940℃变形及热处理后晶界由断续的α/α2相组成,晶粒内部分布着等轴α2相以及细小的O相;而变形温度升高至980℃和1020℃,等轴α2相消失,β基体中只剩下细小的O相;通过室温拉伸性能可以发现,等温锻造变形使得焊缝熔合区的抗拉强度得到提高;随着变形程度的增加,焊缝熔合区组织中析出的O相厚度增加,导致了连接件的拉伸强度降低;而应变速率升高,组织中析出的O相片层增多,弥散强化作用增强,拉伸强度升高;300℃和500℃高温拉伸过程中,连接件断裂位置转移至TC11合金母材侧。获得了TC11/Ti-22Al-25Nb双合金连接件在热暴露条件下的组织稳定条件。500℃热暴露时TC11合金基体组织中的细片状α相较稳定,热暴露温度升至600℃和700℃,细片状α相厚度随着热暴露时间的增加逐渐变厚,同时组织中还析出了脆性α2相和硅化物;Ti-22Al-25Nb合金在700℃以下热暴露时组织较稳定,当热暴露温度达到700℃时,组织中的B2相发生分解,生成O相和无序结构的β相;随着暴露温度升高和暴露时间的延长,焊缝组织中O相片层厚度逐渐增加,在700℃热暴露下,O相片层厚度增加迅速。随着热暴露时间增加,室温拉伸强度及塑性都呈下降的趋势;500℃热暴露下,拉伸断裂在接头处,600℃和700℃热暴露下,断裂位置转移至TC11合金侧。界面两侧元素的浓度差随热暴露温度的升高而逐渐变缓。双合金接头区域组织形态的改变是造成接头力学性能变化的内在原因。等温锻造+热处理使得双合金连接接头性能强化的主要机制是析出的二次相的强化作用,但由于第二相大小及分布的不均匀性,造成了塑性的降低;细片状α相及粗大的晶界α2相都会造成接头拉伸塑性的降低;热暴露过程中,片状α相和O相发生粗化,都造成了拉伸塑性的降低;随着热暴露温度的升高,α2相沿晶界析出并发生长大,增加了晶界的脆性,同时O相粗化严重,二者共同的作用使得焊缝的冲击韧性降低。计算O相和α相在热稳定时的生长动力学参数可知,O相和α相的生长指数随着温度的提高而增加;而随着保温时间的延长,O相和α相的长大激活能变化较小。构造了O相、α相片层厚度和拉伸性能的定量关系式,屈服强度、延伸率和相的片层厚度能很好的满足霍尔-佩奇公式。