● 摘要
高铌Ti-Al合金因具有高温下比强度高、抗氧化性能好等良好的综合力学性能,而成为目前Ti3Al 基合金研究的热点，与高温钛合金相比，高铌Ti-Al合金可比其使用温度高约200℃，在航空航天领域具有广阔的应用前景。室温塑性低、成形能力差、难以进行压力加工及制造成本高依然是制约Ti-Al-Nb合金实用化的最大障碍. 通过调整化学成份及热处理，有目的地控制合金的显微组织是实现其改性的主要途径。本文通过向合金中添加稀土Y和Er，采用合金化的方法实现Ti-Al-Nb合金的强韧化改性，研究了稀土元素对合金组织、性能的影响以及其在合金中的存在形式，并对稀土Er在不同组成的Ti-Al-Nb合金中的作用进行了研究。结果表明： （1）在Ti-16Al-27Nb合金中添加稀土元素可使合金的晶粒显著细化，但不同的稀土元素对合金的改性效果差别很大，这与其在合金中的存在形式、析出位置和形貌有关。（2）稀土Er的最佳加入量在0.6at%左右；添加稀土Er细化了合金的显微组织，得到了细小的O和B2相板条组织。添加Er可使Ti-16Al-27Nb合金的室温压缩塑性和断裂韧性得到显著提高。（3）TEM分析表明稀土Er在Ti-16Al-27Nb合金中主要是以细小的Al2Er3颗粒状存在，且主要在B2或O相内析出。（4）稀土Y对Ti-16Al-27Nb合金的晶粒细化效果相对于稀土Er更为明显，得到的O和B2相板条组织也更为细小，且Y在Ti-16Al-27Nb合金中的最佳加入量在0.7at%左右。但是，稀土Y对Ti-16Al-27Nb合金的改性效果甚微，尽管晶粒显著的得到了细化，但塑韧性变化不大。（5）稀土Y在Ti-16Al-27Nb合金中主要以Al2Y化合物的形式存在；其改性效果之所以不如稀土Er的原因在于Al2Y化合物主要呈尺寸较大的板条状，且沿晶界分布、富集，引起晶界应力集中。（6）稀土Er对不同组成的Ti-Al-Nb合金均有不同程度的改性作用，并且大多数Ti -Al-Nb合金改性时的最佳加入量在0.6at%左右。（7）稀土Er对低铝高铌成分的Ti-Al-Nb合金具有显著的晶粒细化效应和改性作用，其改性作用主要是因为Er降低了Ti-Al-Nb合金的应力诱发马氏体相变（SIMT）的触发应力。