①通过不同工艺参数的退火工艺来细化晶粒和优化晶界特征分布。

②通过EBSD检测来找出不同退火工艺与晶粒大小、晶界分布之间的关系。并找出最佳的热处理工艺参数

③通过硬度测量来显示其室温硬度的改善情况。

1.3Ti-Al基合金的概述

1.3.1Ti-Al基合金应用背景

TiAl基合金的高温优异性能在1956年被美国科学家所发现，1984年美国国家材料咨询局对TiAl合金的性能及工业应用作了相关报告，引起了全世界对TiAl基合金的关注。近半个多世纪以来，航空和汽车领域得到长足发展，为了适应其日益苛刻的工作环境和绿色环保的要求，需要进一步提高发动机的推重比和燃烧效率，所必须寻找新型的更高强度轻质结构材料，满足下一代发动机更高条件的设计要求[7]。γ-TiAl基合金拥有诸多的优良性质，结合了金属以及陶瓷的共同的特点，有非常好的抗氧化性，也能够耐受较高的温度，比强度相对来说也非常高。从上世纪五十年代开始受到关注。但是γ-TiAl基合金具有室温脆性的缺陷，导致热塑性变形加工能力差，从而阻碍其在工业上的应用，所以改善γ-TiAl基合金的室温塑性，对γ-TiAl基合金工业化的早日应用和提高发动机的推重比和燃烧效率具有重要意义[8]。TiAl基合金除拥有优异的高温性能外，还有较高的比强度，其密度大约为现役Ni基合金的二分之一，这使得TiAl基合金在高温的航空及汽车发动机涡轮叶片方面拥有十分巨大的应用潜力。表1.1对比了Ti基合金、α2-Ti3Al基合金、γ-TiAl基合金以及Ni基合金各方面的性能。

表1.1Ti基合金、α2-Ti3Al基合金、γ-TiAl基合金以及Ni基合金性能对比[9]γ-TiAl基合金在各个方面所能测试到的特性以及功能都比Ti基合金要好得多，但是其中塑性是一个例外。值得注意的是，γ-TiAl基合金抗蠕变能力和弹性模量优与Ti基合金和α2-Ti3Al基合金，接近于Ni基合金，但γ-TiAl基合金的密度却只有Ni基合金的一半。由此，若能改善γ-TiAl室温塑性，γ-TiAl基合金将有替代现役Ni基合金的潜力，这将极大提高航空发动机涡轮叶片推重比，提升燃油效率，因此具有十分可观的应用前景。

1.3.2Ti-Al基合金组织结构

得益于过去几十年相关学者的不断研究，TiAl基合金的相图基本可以确定，如图1.1所示。

图1.1TiAl基合金相图[10]

在TiAl基合金中，γ-TiAl基合金是研究的重点和热点。其中含Al量在52%-56%的合金是γ-TiAl单相组织，含Al量在43%-52%合金室温下为包含TiAl和Ti3Al的复相组织。目前，γ-TiAl基合金的显微组织主要有四种：双态（DP）、近γ(NG)组织、近片层(NL)、全片层(FL)，如图1.2所示。

图1.3γ-TiAl的L10型晶体结构[12]

由γ-TiAl的L10型晶体结构可知，其结构为Ti原子和Al原子交替排布与（002）晶面上而形成的面心四方结构，轴比约为1.02（c/a≈1.02），大于单位长度。

1.3.3Ti-Al基合金显微组织对性能的影响

TiAl基合金的室温性能很大程度上取决于其显微组织。通常γ-TiAl基合金的晶粒粗大且晶界特征分布较差，室温塑性，强度以及硬度较差。双相γ-TiAl基合金显微组织有四种状态：

①双态（DP）、②近γ(NG)组织、③近片层(NL)组织、④全片层(FL)组织。双态（DP）组织的γ-TiAl基合金在受力时γ晶粒易产生裂纹，裂纹沿着层间扩展，裂纹在γ晶粒传播阻力较小，这导致双态（DP）组织的室温韧性较差，且含越多片层晶粒，晶粒越粗大，室温性能越差；近γ(NG)组织γ-TiAl基合金各方面性能都较差，目前很少有研究；在全片层(FL)组织中，裂纹沿着相界面传播的同时产生剪切韧带，正是由于形成了该剪切韧带导致全片层(FL)组织有较高断裂韧性。全片层(FL)组织的断裂韧性反比于室温塑性； 热处理对γ-TiAl基合金的晶界工程研究(3):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205296.html