航空航天领域提出“先进轻质材料的抗冲击设计理论”,要求深入研究高应变率下材料的动态力学行为,为高性能材料的优选、设计与制备提供实验和理论依据。Ti-Al系金属间化合物比强度、比刚度高,抗蠕变性、抗氧化性强,可代替镍基高温合金作为航空航天用轻质高温结构材料,研究其高应变率下的变形行为具有重要的工程指导意义。本文作者以Ti₃Al和Ti₂AlNb两种Ti-Al系金属间化合物为研究对象,利用电子万能试验机和分离式霍普金森压杆获取室温下的准静态拉伸曲线及应变率500⁷500s^-1范围的动态压缩流动应力曲线,观察材料的绝热剪切变形和断口形貌,研究两种材料高应变率下的流动应力特征、动态塑性本构关系和失效行为。研究结果表明:高应变率下Ti₃Al和Ti₂AlNb合金均表现出一定的应变率强化效应、应变率敏感性和显著的应变率增塑效应。Ti₃Al合金的应变率强化效应明显强于Ti₂AlNb合金,且应变率敏感性更强。二者的动态塑性流动趋势随着应变率的提高显著增强,相同应变率下Ti₂AlNb合金延伸率大于Ti₃Al合金。应变率相对较高时,绝热温升的热软化效应对二者的流动应力产生一定影响,其中Ti₃Al合金的热软化效应较强。基于Johnson-Cook本构模型,改进应变率强化项系数,结合绝热温升与应变、应变率的函数关系改进热软化项,拟合Ti₃Al合金的本构关系;通过求解与应变、应变率相关的热软化代替项,拟合Ti₂AlNb合金的本构关系。改进后的Johnson-Cook本构模型能更好地反映二者的应变率敏感性和绝热温升软化效应。相同应变率下,Ti₃Al合金中的绝热剪切带较Ti₂AlNb合金形成更早、宽度更大、数目更多、裂纹扩展更长,且存在独有的形变带裂纹,表明高应变率下Ti₃Al合金承载力较弱、失效应变率较低。Ti₂AlNb合金因基体晶粒的细化拉长程度较大,变形更为均匀,表现出更好的动态塑性。高应变率下两种材料均在断口处观察到了呈抛物线状的剪切韧窝,总体上,随着应变率的提高,韧窝尺寸增大。应变率较高时,裂纹的急剧出现使韧窝生长不充分,断口相互摩擦挤压使部分韧窝被磨平。相同应变率下,Ti₂AlNb合金的动态塑性较Ti₃Al合金更好,断口韧窝区面积更大、韧窝生长更为充分。