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随着航空航天工业的迅速发展,迫切需求速度更高的新型飞行器和推重比更大的航空发动机,需要研发服役温度更高的轻质耐热结构材料。Ti2AlNb基合金因其优异的高温强度、断裂韧性,以及较好的抗蠕变和抗氧化性能,成为极具潜力的新型航空航天用轻质耐热结构材料。作为一种多相合金,Ti2AlNb基合金的组织演变复杂,而其力学性能又具有组织敏感性。首先,为了建立显微组织与力学性能之间的关系,本文分别研究了组织类型及O相形态对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金力学性能的影响规律,为该类合金构件的热处理提供指导。为了获得具有优异服役性能的Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金构件,研究了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金方截面管件的气压成形及后续热处理工艺,并在此基础上提出气压成形-原位热处理复合工艺,实现了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金构件形状性能控制一体化。本文以2mm厚Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金轧制板材为原料。采用SEM、EBSD、TEM以及高温拉伸测试方法对原始轧制板材进行显微组织和力学性能分析。通过对原始轧制板材进行热处理调控,分别获得等轴组织、双态组织以及片层组织。研究了组织类型对该合金750°C拉伸性能及蠕变性能的影响规律,其中双态组织含有抑制基体β/B2晶粒长大的α2相以及阻碍位错运动的片层O相,表现出较好的高温强度和抗蠕变性能,综合力学性能较为优异。为了进一步分析双态组织中O相形态对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金力学性能的影响规律,对970°C固溶态Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金进行不同时效处理,从而获得具有不同O相形态的双态组织。对O相的组织形态进行测量统计,建立了O相形态与时效温度和时效时间之间的关系,其中相含量主要受时效温度影响,平均宽度随时效温度升高和时效时间延长而提高,平均长宽比随时效温度升高和时效时间延长而降低。对具有不同O相形态的合金进行硬度和750°C拉伸性能测试,建立O相形态与力学性能之间的关系,其中O相含量越高、宽度越小、长宽比越高,合金的硬度值越高;O相含量越低、宽度越小,长宽比越高,合金在750°C屈服强度越高。为了获得成形性能优异的Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金组织状态,研究了热处理工艺对原始轧制板材成形性能的影响规律,并将具有最佳成形性能的Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金板材在950°C-990°C进行高温拉伸,研究其高温变形行为及组织演变规律。采用U-O成形和激光焊接工艺制备Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金管坯。为了反映异形截面管件气压成形特点,设计加工了方截面管件热态气压成形实验模具,通过热态气压成形实验研究了气体压力和成形温度等成形参数对方截面管件壁厚、尺寸及组织性能的影响规律。970°C-990°C成形能够获得壁厚较均匀的Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金方截面管件,得到的成形管件组织为等轴组织。为了获得综合性能较好的双态组织,对970°C淬火态管件进行时效处理,其中800°C时效处理态管件在750°C的断裂延伸率较淬火态提高了158.1%,获得了较佳的综合力学性能。在气压成形及后续时效处理获得双态组织Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金方截面管件的基础上,提出了短流程、低能耗的气压成形-原位热处理复合工艺,并研究了原位热处理过程中不同冷却参数对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金方截面管件组织性能的影响机制。在原位热处理过程中,从基体β/B2相析出较高长宽比的O相。并且O相形态与冷却速率密切相关,随着冷却气流压力的降低,方截面管件的冷却速率逐渐降低,析出的O相片层宽度以及相含量增加,O相的长宽比下降,管件的室温强度逐渐升高,在750°C的延伸率逐渐提高。通过调节冷却参数可实现对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金方截面管件O相形态的的调控,进而实现Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金构件形状性能控制一体化的目标。