题目：温度和加载速度对TiAl基合金微观组织和力学性能的影响

TiAl基合金作为一种新型高温结构材料，由于具有低的密度，高的弹性模量，高的使用温度，以及良好的高温抗氧化性能而引起广泛关注，被认为是航空航天和汽车工业理想的轻型高温结构材料，具有十分广阔的应用前景。目前对TiAl基合金的研究主要集中在室温性能优化和高温力学性能改善等方面，而对于中温区（200℃-600℃）特别是韧脆转变前后断裂性能的研究比较少，因此有必要综合温度和加载速度对TiAl基合金韧脆转变机制和断裂机理的影响做进一步的研究。另外TiAl作为低塑性材料，在设计航天飞机蒙皮、结构件及涡轮发动机的叶片等零部件时必须考虑断裂问题，断裂问题在缺陷的作用下变得更加敏锐，它严重降低了使用性能。因此也需要研究温度和加载速度对TiAl基合金缺口断裂性能的影响。 研究了温度和应变速率对具有近全片层组织Ti48Al2Cr2Nb合金拉伸断裂性能的影响。研究结果表明：温度和应变速率对TiAl基合金力学性能、断口形貌和位错形态影响很大。随着温度的升高，在韧脆转变前后中低温下塑性变形由的晶界活化作用引起，而高温下的塑性变形由晶内活化作用引起的，而位错由中低温下的位错滑移转变为高温下的位错攀移。随着应变速率升高，合金的屈服强度升高而延伸率下降，由此得到韧脆转变温度TBDT随应变速率升高而升高的关系，并计算出TiAl合金韧脆转变的激活能为335.5KJ/mol，与γ-TiAl合金中原子自扩散激活能相当，说明韧脆转变过程受扩散控制的位错攀移作用引起的。TEM位错形态和SEM断口分析也证明这一结论。TiAl基合金拉伸过程中片层位向的不同会造成断裂性能的各项异性，裂纹穿片层扩展时消耗的能量要大于沿片层扩展，对断裂性能有一定的提高。 有关温度和拉伸速率对近全片层组织Ti48Al2Cr2Nb合金缺口断裂性能的影响也做了研究。结果表明，室温下TiAl合金对缺口非常敏感，随着温度的升高，TiAl合金的对缺口的敏感性降低，当温度为800℃时TiAl合金对缺口不敏感。TiAl金属间化合物在低温区塑性变形是由于通过位错滑移和变形孪晶引起的，高温下由扩散控制的位错攀移作用引起的。研究还表明，200℃下拉伸速率较低时TiAl合金对口不敏感，当拉伸速率增加到较高时，TiAl合金对缺口很敏感。低应变速率下TiAl基合金缺口敏感性低的原因是在变形过程中大量位错和孪晶出现使得变形易于协调，在一定程度上缓冲了位移加载过程中的应力集中作用，使得缺口处的应力集中得到松弛，断裂主要发生在平行段。