提高TiAl基合金室温塑性的方法

钛合金强化方法
钛合金是一种重要的工程材料，具有优越的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应
用于航空航天、医疗器械、电子设备等领域。

为了进一步提高钛合金的性能，人们对其进行强化处理。

下面我们来介绍一些常见的钛合金强化方法。

一、固溶处理固溶处理是将钛合金加热至固溶温度，使合金中的固溶体达到均匀分布，然后在适当的温度下，熔化合金中的过饱和溶质，从而得到固溶态的处理方法。

这种方法可以有效地改善钛合金的塑性和韧性。

二、时效处理时效处理是在固溶处理后，将钛合金在适当的温度下保持一段时间，使固溶体中的溶质原子重新排列并析出出相，从而形成强化相，提高合金的强度和硬度。

时效处理是钛合金强化的重要方法之一。

三、变形处理变形处理是通过冷加工或热加工的方式改变钛合金的晶粒结构和内部应力状态，从而使合金的力学性能得到提高。

常见的变形处理包括冷轧、热轧、拉伸等，这些方法可以显著提高钛合金的强度和韧性。

四、沉淀硬化沉淀硬化是在固溶态的钛合金中加入适量的溶质元素，使得这些元素在固溶体中析出出相，形成细小的沉淀相，从而提高合金的抗拉强度和硬度。

沉淀硬化是一种有效的强化方法，能够显著改善钛合金的性能。

以上是一些常见的钛合金强化方法，通过这些方法的合理应用，可以有效提高
钛合金的力学性能和耐腐蚀性能，满足不同领域对钛合金材料的需求。

希望这些强化方法能够为钛合金材料的研究和应用提供一些参考，推动钛合金材料的进一步发展和应用。

高温合金成型方法：熔模精密铸造，铸锭冶金（包括挤压、轧制、锻造等）粉末冶金，定向凝固。

高温合金的几种成型方法的工艺路线粉末冶金高温合金如TiAl基合金的室温塑性较差，用常规塑性变形的方法加工极为困难。

粉末冶金法可以很好的解决这一问题。

这种方法以合金或单质粉末为原材料，通常先采用常规塑性加工方法（如模压、冷等静压等）对粉末进行固结成形，在经烧结就可直接获得特定形状的零件，同时实现制件的近终成型，这样就避免了对TiAl基合金的后续加工。

同时，相比于铸造合金，采用粉末冶金法所制得的材料组织更为均匀、细小。

目前基于高温合金粉末冶金的具体方法主要有:机械合金化、反应烧结、预合金粉末法、自蔓燃—高温合成、爆炸合成等。

这些方法常常两种或多种方法结合在一起使用，难以严格区分。

但是，粉末冶金方法制得的TiAl基合金部通常含有较多的杂质含量（如氧、氮等），并且粉末冶金制得合金组织不致密，内部经常存在孔隙，这些都严重的限制了粉末冶金方法的应用及推广。

部分学者采用热锻以及包套挤压方法在一定程度上减少了孔隙率，较大的提高了TiAl基合金的力学性能。

在但由于Ti、Al 元素扩散系数差别太大，元素反应扩散距离大，以及柯肯达尔效应的影响，均匀、高致密度的TiAl基合金仍然比较难以获得。

因此，在高纯粉末的制备、烧结工艺的优化、杂质的控制、提高合金的致密度等方面，粉末冶金还有较长的路要走。

铸锭冶金铸锭冶金是合金熔炼、铸造、锻造和轧制等技术的综合，是目前TiAl 基合金的典型加工工艺。

一般由铸造出来的铸锭，组织都比较粗大，成分由于偏析的存在而不均匀，并且内部也或多或少的存在缩松、缩孔等缺陷。

铸锭在进行塑性加工之前，一般要对其进行热等静压，实现对铸锭的均匀化处理。

这样可以一定程度上除合金成分的偏析，同时合金铸锭中的微观缩孔或孔洞也能被压实、焊合，这就可以防止铸锭在后续热加工过程中由于微观缩孔与孔洞引起的应力集中或合金的不均匀流变造成的铸锭的变形开裂。

TiAl合金高温流变行为及流动应力模型李建伟;刘浏;邹宗树【摘要】为了研究TiAl合金的热变形行为, 掌握其热加工特性, 采用Gleeble-1500试验机对TiAl合金在温度为1 050～1 200℃、应变速率为0. 001～1 s-1条件下的高温变形行为进行了研究, 获得了上述变形条件范围内的流变行为数据, 建立了适于TiAl合金的本构方程.结果表明:TiAl合金的流变行为对变形速率和温度敏感, 在热压缩过程中TiAl合金的流动应力呈现出加工硬化和流变软化的特征.通过电子背散射衍射 (EBSD) 观测发现, 软化机制主要是先在晶界位置发生动态再结晶, 然后再结晶向晶内扩展.通过计算, TiAl合金的变形激活能为360 k J/mol.采用最小二乘法得出了TiAl合金的流动应力模型, 基于此模型绘制的流变曲线与实验值吻合较好, 误差小于±5％, 能够对TiAl合金高温流变行为进行较为准确的预测.%In order to study the hot deformation behavior and characteristics of TiAl alloy, the hot compressive experiments were conducted in the temperature range from 1 050 ℃ to 1 200 ℃ and at strain rate range from 0. 001 s-1 to 1 s-1 on Gleeble-1500 hot simulator. The flow stress data was acquired by experiments, and the constitutive relationship was established for TiAl alloy. The results show that the flow behavior of TiAl alloy is sensitive to deformation temperature and strain rate. TiAl alloy flow stress demonstrates significant work hardening and softening characteristics in hot compression. The main mechanism of softening occured dynamic recrystallization on the grain boundary first and then extended into the grain by the EBSD observation. Deformation activation energy is 360kJ/mol by calculation. The flow stress model is obtained by least squaremethod. The flow stress curve based on this model agrees well with the experimental data, the deviation between them is less than ± 5％, and can predict the flow stress precisely.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】5页(P35-39)【关键词】TiAl合金;热压缩;流动应力;本构方程【作者】李建伟;刘浏;邹宗树【作者单位】东北大学,辽宁沈阳 110819;东北大学,辽宁沈阳 110819;钢铁研究总院,北京 100081;东北大学,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TG146.230 引言TiAl金属间化合物合金(以下简称TiAl合金)具有高比强度、高比模量以及优良的抗蠕变和高温抗氧化性能，是当前极具发展潜力的航空航天用高温结构材料[1]。

第14卷第6期2023年12月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.6Dec. 2023TiAl 基合金微合金化技术的研究进展张宏伟*（北京佰能电气技术有限公司，北京 100096）摘要：TiAl 基合金具有质轻、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等特点，在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用价值。

在TiAl 基合金的发展历程中，微合金化技术一直是研究的核心和关键。

为此，本文综述近年来关于合金化元素对TiAl 基合金显微组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响及作用机理的研究进展，并对进一步的研究工作提出建议。

关键词：TiAl 基合金；显微组织；力学性能；高温抗氧化性能中图分类号：TG146.23 文献标志码：AResearch progress on the microalloyed technologyof TiAl-based alloysZHANG Hongwei *（Beijing Baineng Electrical Technology Co.， Ltd.， Beijing 100096， China ）Abstract: TiAl-based alloys have important application value in the fields of aerospace and automotive manufacturing due to their lightness, high specific strength, and excellent resistance to oxidation and creep at high temperatures. During their development process, microalloyed technology has always been the key to the research. Thus, this paper presented the effects of alloying elements on the microstructure, mechanical properties, and high temperature oxidation resistance of TiAl-based alloys in recent years, and put forward some suggestions for further research.Keywords: TiAl-based alloys ； microstructure ； mechanical properties ； high temperature oxidation resistanceTiAl 基合金因具有轻质、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等优良特性，成为一类介于镍基、钴基高温合金和高级陶瓷材料之间的理想高温结构材料。

αT i A l金属间化合物的研究进展3周怀营　湛永钟(广西大学材料科学研究所,南宁,530004;第一作者42岁,男,教授)摘要　综述了T i A l金属间化合物的研究进展.介绍T i A l合金室温脆性的解决办法,对其制备和加工的新工艺进行分类评述,并从基础理论研究、制备与加工新技术、类单晶T i A l及T i A l 基复合材料的研制等方面指出其今后的研究与开发动向.关键词　T i A l;金属间化合物;室温脆性分类号　T G13213+2许多金属间化合物由于具有比重轻、强度高、高温力学性能和抗氧化性优异等特点,而被认为是一种理想的待开发的航空航天用高温结构材料[1].与其他金属间化合物相比,T i A l系由于铝化合物本身所具有的极高的抗氧化性、较高的比熔点、较低的密度以及钛极高的比熔点,而成为近年来人们研究开发的焦点,目前正在研究开发的主要有T i3A l(Α2),T i A l(Χ)和T i A l3(Σ).室温脆性和难加工成形性是其实用化进程上的主要障碍[2].人们经过对T i3A l合金比较全面系统的研究,可以期望它最先接近实用化;T i A l3则由于室温塑性更差,目前只限于在日本、美国和中国等少数国家进行基础性研究.目前,研究的重点主要集中在T i A l合金上,试图通过合金化及热加工等手段来改善其室温脆性问题.1　T i A l金属间化合物室温脆性问题的解决办法T i A l是典型的Betho llide型化合物,任何温度下均呈有序状态.根据A l含量的高低,T i A l合金可分为Χ单相合金(≥49at%A l)和Χ+Α2双相合金(<49at%A l),而Χ+Α2双相合金按组织形态又可分为4类:(1)全片层组织(FL),由较大的层片块组成;(2)近片层组织(NL),由较大的层片块及较细的Χ+Α2等轴晶组成;(3)近Χ组织(N G),由粗大的Χ等轴晶及较细的Χ+Α2混合组成;(4)双态组织(D up lex),为细小的层片块和细小的Χ+Α2等轴晶的混合组织.由于T i A l晶体为面心四方结构(L10型),晶胞c a比值为1102,晶体对称性低,滑移系少,且共价键成分大,电子云分布不均匀,因此室温时呈脆性.目前用于改善T i A l合金室温脆性的方法可归纳为合金化法和热加工法[3].111　合金化法通过合金化来改善ΧT i A l金属间化合物室温脆性,是近年来T i A l合金研究的一个重要方向.目前发展的T i A l基合金的成分为T i(46～52)at%A l(1～10)at%M,其中M为C r,M n,V,M o,T a 等元素中的一种或几种.合金化法改善T i A l合金室温脆性的基本机制为:(1)细化晶粒,以提高合金的延展性;(2)调控合金显微组织,获得具有较大体积百分量的细小的全片层组织,以均衡提高T i A l合金室温拉伸性能和断裂韧性[4];净化合金,降低氧、氮等间隙式杂质元素的含量.近年来,通过添加C r来改善T i A l金属间化合物室温脆性的研究取得了显著的成果.添加C r后,可取代T i A l中的A l,有助于获得低A l的Χ相;同时降低了Α2相的稳定性,使片层Α2相变成粒状,形成了新生的细小的Χ+Α2晶体,因而可显著细化Χ+Α2两相合金铸态组织.K i m[5]认为,同时加入N b和C r对提高T i A l合金性能最为有效.曹名洲等人[6]的研究表明,在T i A l合金中添加M n后,使Χ相晶格a和c轴都减小,并使c a值接近1.M n促使Χ相中孪晶的形成,提高了T i A l合金的室温塑性.B lackburn等人[7]发现适量的V能有效地提高T i A l合金的塑性,并可降低韧脆转变温度.贺连龙[8]的研究表明,T i A l金1999年12月Journal of Guangx iU n iversity(N at Sci Ed)D ec.1999　α3国家自然科学基金(29771009)和广西自然科学基金(9824017)资助项目收稿日期:19990802属间化合物中加入少量Si 可使其电子云对称化,从而提高室温延性.计算结果表明,Si 比M n 的合金化效果更好.最近,有关T i A l 金属间化合物通过添加稀土元素改善室温脆性的研究也取得了长足的进展.刘昌明等人[9]发现N d 可明显增加铸锭柱状晶的长度和减小柱晶直径,同时细化了铸锭中心区的等轴晶粒.添加011at %N d 后,铸锭的平均晶粒尺寸由1400Λm 减小为450Λm .V asudevan 等人[10]在合金中加入014at %E r 后,发现由于形成E r 2O 3弥散粒子,降低了基体中杂质氧的含量,使塑性得以改善.陈仕奇等人[11]发现添加L a 也具有类似的效果.112　热加工法解决T i A l 室温脆性的另一重要途径是通过控制热加工工艺参数来达到的.这一方法的基本原理可归纳为:(1)获得细晶组织,减少滑移长度、增加非滑移系,从而提高塑性;(2)控制工艺参数,减少成分偏析和晶粒大小不均匀性.显微组织是影响T i A l 合金力学性能的重要因素.双态组织有利于提高合金的室温延性,但其高温抗蠕变强度低;而较粗大的全片层状组织具有优良的抗蠕变能力,但室温延性低.因而,为能在保证T i A l 基合金优良的高温力学性能的前提下解决其室温脆性的问题,细化其粗大全片层结构成为了近年来研究者追求的目标[9].K i m [12]报道了用等温热锻工艺可使T i A l 合金晶粒尺寸减小到500～1000Λm ;而采用复合热机械工艺破碎粗大片层组织,可使晶粒尺寸下降到20～30Λm ,从而获得性能优异的细晶组织,极大地改善了T i A l 合金室温塑性.H all 等人[13]研究发现,通过适当的热机械处理可获得具有层片状T i A l (Χ)+T i 3A l (Α2)组织的双相T i A l 合金,其室温塑性比单相T i A l 合金有明显改善.H ana m ura 等人[14]利用快速凝固技术研究了T i A l 基合金的显微组织.结果表明,在104～105K s 的冷却速度下可获得直径为1～3Λm 的细小晶粒,从而使该工艺成为一种解决T i A l 合金室温脆性的可能途径之一.在此基础上,曹名洲等人[15]采用气体雾化法制备了T i A l 合金的微晶粉末,其快冷态主要由Α2相和少量Χ.经900℃,2h 真空退火后,大部分Α2相转变成Χ相,使原来的组织更加细化.此外,蒲忠杰等[16]在同时加入C r 和V 的情况下,将T i A l 合金经1250℃再结晶处理,并适当控制冷却速度,获得了418%的室温延性.2　金属间化合物制备与加工新工艺目前,T i A l 合金尚未进入实用化阶段,但有关其制备技术的研究早已展开.除熔铸、粉末冶金等常规方法外,人们还根据材料自身的特点开发了许多种新的材料成型加工技术.(1)快速凝固法:该法将快速凝固技术与粉末冶金相结合,采用旋转盘雾化法,等离子旋转电极法或气体雾化法制得预合金粉末,而后装入钛合金包套中,经干燥,抽空和密封,再加热挤压成型[1].该法不但明显增加了B ,Si ,V 等溶质原子在基体中的固溶度极限,获得很好的固溶强化和沉淀强化效果,而且通过细化晶粒及第二相粒子,减少成分偏析,提高了强度和塑性.(2)机械合金化反应烧结:通过高能球磨使元素粉末在室温下通过固态反应生成合金粉末,甚至使互不相容的元素形成假合金.通过球磨,使成分分布均匀,晶粒及弥散颗粒比采用快速凝固法更不易长大,获得具有超塑性能的超细晶粒,有利于T i A l 合金室温脆性的改善.机械合金化处理后,T i A l 合金的室温延展性可达5%[17].(3)自蔓燃反应合成法(SH S ):该法利用物质反应热的自传导作用维持燃烧波的传播,使不同物质间发生化学反应,在极短时间内形成化合物.由于以单一金属粉末为原料,不必将材料全部熔化即可合成化合物,克服了金属间化合物制造上的困难.目前采用该法合成的T i A l 金属间化合物经H IP 可以制出致密的烧结坯,且性能和成本均达到了应用要求.(4)超塑性成形技术:超塑性成形技术是利用材料在一定温度和应变速率范围内表现出的超塑性进行材料成形的,其关键是要具有超细晶粒并选择合适的变形速率和变形温度.T i A l 合金超塑性的发现为解决其成形问题提供了广阔的前景.在5×10-5s -1的应变速率下,T i A l 合金晶粒尺寸可达2Λm ,而最大塑性超过了230%[1].3　研究及开发动向(1)基础理论研究.广泛测定T i A l X 系相图,寻找新的合金元素,确定合金的最优成分与组362第4期周怀营等:T i A l 金属间化合物的研究进展462广西大学学报(自然科学版)第24卷　织,以全面提高T i A l合金的综合性能;深入研究合金的塑性变形机理,掌握T i A l金属间化合物的超塑性变形机制,并寻求其实际应用途径;发展一套关于T i A l合金的系统的成分—组织—性能的理论体系.(2)开发制备与加工的新工艺.开发无污染熔炼、制粉工艺,降低氧、氮等杂质元素的有害作用;研究T i A l合金领域热等静压的条件、方式对压块的影响;确定合理的热处理工艺参数,改善合金微观组织,解决其室温脆性问题;利用冲击波、电、磁等手段解决成形问题.(3)类单晶T i A l合金及T i A l基复合材料的研制.研究类单晶T i A l的变形和断裂特征,利用其良好的塑性和高强度、高断裂韧性,在较短时间内能作为高温结构材料获得实际应用.寻找新的高质、价廉的共容增强颗粒,解决与T i A l基体间的相容性问题;加强T i A l基复合材料的优化设计,开发新的复合材料制备技术,为T i A l合金的广泛应用开拓更广阔的前景.参考文献1　曹　阳,李国俊.金属间化合物高温结构材料的研究动向.材料导报,1994,(4):14～182　N obuk iM,H ash i m o to K,T suji m o to K,et al.D efom ati on of T i A l in ter m etallic compound at elevated te mperatures.J Jpn In st M et,1986,50(9):840～8443　刘志坚,曲选辉,黄伯云.粉末冶金法制备T i A l合金的进展.材料导报,1995,(2):23～284　张继,张志宏,邹敦叙,等.T i A l合金细小全片层组织断裂机理.金属学报,1996,32A(10):1044～10485　K i m Y W.O rdered In ter m etallic A ll oys III.Gamm a T itan ium A lum in ides.JOM,1994,49(7):30～396　曹名洲,韩东,周敬,等.含M n的T i A l基合金的组织和性能.金属学报,1990,26(3):A223～A2277　B lackburn M J,S m ith M P.T itan ium A ll oys of the T i A l T ype.U S Pat,4294615.197907258　贺连龙,叶恒强,徐仁根,等.T i A l-V-Si合金中T i5Si3析出相与基体相的取向关系.金属学报,1994,30(4):A145～A1499　刘昌明,李华基,何乃军,等.钕对T i-44A l合金组织和晶粒尺寸的影响.材料工程,1998,(11):20～2310　V asudevan V K,Court S A,Kurath P,et al.Effect of purity on the defo r m ati on m echan is m in the in ter m etallic compound T 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of studies on the T i A l in ter m etallic compound and in troduces the s o luti on s to its room brittle.It als o revie w s the ne w p roducti on and p rocesses by classificati on s. Further research directi on s,such as theo retical research,ne w p rocessing techno l ogies and single crystal like T i A l etc.is po in ted out.Keywords　T i A l;in ter m etallic compound;room brittle(责任编辑　唐汉民)。

答：金属间化合物：金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物。

由两个或多个的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性的化合物。

金属间化合物的性能特点：力学性能：高硬度、高熔点、高的抗蠕变性能、低塑性等；良好的抗氧化性；特殊的物理化学性质：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料、磁性材料等等。

1、含有金属间化合物的二元相图类型及各自特点？答：熔解式金属间化合物相：在相图上有明显的熔化温度，并生成成分相同的液相。

通常具有共晶反应或包晶反应。

化合物的熔点往往高于纯组元。

分解式金属间化合物相：在相图上没有明显的熔解温度，当温度达到分解温度时发生分解反应，即β＜＝＞L+α。

常见的是由包晶反应先生成的。

化合物的熔点没有出现。

固态生成金属间化合物相：通过有序化转变得到的有序相。

经常发生在一定的成分区间和较无序相低的温度范围。

通过固态相变而形成的金属间化合物相，可以有包析和共析两种不同的固态相变。

2、金属间化合物的溶解度规律特点？答：（1）由于金属间化合物的组元是有序分布的，组成元素各自组成自己的亚点阵。

固溶元素可以只取代某一个组成元素，占据该元素的亚点阵位置，也可以分布在不同亚点阵之间，这导致溶解度的有限性。

（2）金属间化合物固溶合金元素时有可能产生不同的缺陷，称为组成缺陷（空位或反位原子）。

但M元素取代化合物中A或B时，A和B两个亚点阵中的原子数产生不匹配，就会产生组成空位或组成反位原子（即占领别的亚点阵位置）。

（3）金属间化合物的结合键性及晶体结构不同于其组元，影响溶解度，多为有限溶解，甚至不溶。

表现为线性化合物。

（4）当第三组元在金属间化合物中溶解度较大时，第三组元不仅可能无序取代组成元素，随机分布在亚点阵内，而且第三组元可以从无序分布逐步向有序化变化，甚至生成三元化合物。

4、金属间化合物的结构类型及分类方法？（未完）答：第一种分类方法：按照晶体结构分类（几何密排相（ GCP相）和拓扑密排相（TCP相））。

真空熔炼TiAl金属间化合物过程中合金元素的挥发行为摘要：真空熔炼的目的是防止金属间化合物的污染。

但在真空中，钛和铝合金中铝的挥发性损失将影响金属间化合物的组成精度。

用钛和铝合金的活动系数计算了钛和铝合金中钛和铝元素的挥发性损失速率。

关键词：TiAl金属间化物；真空熔炼；元素挥发最初的TiA合金已经成为航空、汽车工业领域的新一代替代材料，因为它们的密度很低，而且在高温下性能很好。

然而它的应用受到环境温度低可塑性和初始合金高温氧化强度低的阻碍。

一、ＴｉＡｌ合金的特点及发展基本TiA合金的密度为3.85-4.2 g/cm3，低于纯钛，低于镍基热合金密度的50%。

它具有轻巧性、特殊强度、耐磨性、耐火性、抗氧化性等优点，在室温和高温下具有良好的热力学性能。

它有望应用于航空航天、武器制造和汽车工业。

在20世纪50年代早期，人们发现高质量的合金具有良好的抗氧化和高温性能，但由于其在环境温度下的低可塑性，研究进展非常缓慢。

直到80年代初，第一代TiAl合金，即在48Al 1V it-0.3 C在美国设计，以便除其他外，改善环境，TiAl破裂，但含有塑料总体业绩的弹性，未满足的合金的实际需要，因此从根本上改变它的实验室分析。

第二代以铸造TiAl合金为主，与第一代TiAl合金相比，表现突出的优势在760℃比强度、蠕变强度，抗氧化，改善高温的性能结构有望取代镍基高温合金。

第二代主要合金为ti-48al-2cr-2nb铸造合金，由美国空军和GE公司联合开发。

通过添加Cr和Nb元素，提高了合金在室温下的强度、塑性和抗氧化性。

目前，用该合金生产的零件已通过发动机试验。

此外，由Howmet开发的Ti-（45-47）al-2mn-2nb-0.8 TiB 2 XD是典型的第二代TiAl合金。

最初的TiAl合金被开发到第三代，由最初的锻造TiAl合金主导。

对合金成分设计的考虑更加全面，既提高了TiAl合金的室温可塑性，又提高了高温强度和氧化强度等性能。

提高金属塑性的措施及机理引言金属塑性是指金属材料在外力作用下能够发生塑性变形的能力。

提高金属塑性不仅能够改善材料的加工性能，还能够增加其使用范围和寿命。

本文将介绍一些常见的提高金属塑性的措施及其机理。

1. 热处理热处理是通过改变金属的晶体结构和组织来提高其塑性。

常见的热处理方法包括退火、淬火和回火。

这些方法的原理是通过改变金属材料的晶粒结构来改善其塑性。

1.1 退火退火是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却到室温的过程。

退火可以有效地消除金属内部的应力，使金属晶粒重新排列，从而提高金属的塑性。

退火可以使金属的晶粒尺寸增大，晶界的移动受到限制，从而提高金属的塑性。

1.2 淬火淬火是将金属材料加热至一定温度，然后迅速冷却至室温的过程。

淬火可以使金属材料的晶体结构变得致密，从而提高金属的硬度和塑性。

淬火通常用于高碳钢等材料，可以显著提高其强度和韧性。

1.3 回火回火是将淬火过的金属材料重新加热至一定温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却到室温的过程。

回火可以降低金属的硬度，增加其塑性，并且使金属具有一定的韧性。

回火可以使金属材料的组织逐渐回复到均匀和稳定的状态。

2. 应变硬化应变硬化是指金属材料在变形过程中，由于晶格的位错运动而引起的硬化现象。

通过增加材料的位错密度和增加位错的移动阻力，可以显著提高金属材料的塑性。

应变硬化的机理主要有以下几个方面：2.1 自脱附当金属材料受到外力作用时，晶体内会产生位错。

位错会阻碍晶体结构的移动，从而增加金属材料的硬度和强度。

自脱附是指晶体中的位错相互抵消或消失的现象，使晶体恢复到无位错状态，从而使金属材料的塑性增加。

2.2 滑移与变形滑移是指晶体中原子或离子相对于晶体的转移运动。

当金属材料受到外力作用时，晶体中的原子会沿着滑移面产生滑移运动，从而引起金属材料的变形。

滑移可以增加材料的位错密度，从而提高金属材料的塑性。

2.3 固溶体间析固溶体间析是指金属材料中不同元素的固溶体相互分离的现象。

近来，往TiAl中引入增强相成为越来越多科研工作者的选择。

Ti 5Si 3本身具有良好的高温强度、抗蠕变性能、较好的抗氧化能力和很好的热稳定性，而且与TiAl界面结合良好，是非常有前景的增强相之一。

R. Bohn等[1-2]将TiAl合金粉与Si粉高能球磨后HIP 处理，得到Ti 5Si 3/TiAl复合材料。

当细小Ti 5Si 3相均匀分布于基体中时，可以明显地提高TiAl合金的抗蠕变性能。

K.P. Rao等[3]将65Ti17Al18Si和58Ti21Al21Si合金化粉分别与1∶1的Ti、Al 混合粉混合后冷压，用不锈钢套封装后，1100℃2h，150MPa HIP处理得到名义成分为Ti-45.89Al-1.93Si、Ti-44.79Al-2.73Si、Ti-36.55Al-5.22Si、Ti-40.57Al-6.29Si的Ti5Si3/TiAl复合材料。

室温压缩试验表明，随着Ti 5Si 3增加，屈服强度上升，压缩率下降，其中名义成分为Ti-44.79Al-2.73Si的试样压缩率达0.22。

Pavel Novák等[4]将Ti、Al、AlSi30粉末冷压后900℃反应烧结得到Ti 5Si 3/TiAl复合材料，名义成分为TiAl20Si10、TiAl20Si15、TiAl20Si20。

高温性能测试发现，Ti 5Si 3能显著提高基体抗氧化性，且Ti 5Si 3含量越多，抗氧化性越好。

K.Taguchi等[5]通过SHS+HIP方法制备了Ti-48Al双相组织的TiAl，他们发现，双相组织的TiAl比双态组织的TiAl合金具有更好的变形性能：热压缩峰值应力比双态组织低25%左右；压缩完后试样表面光滑无裂纹。

Ti 5Si 3对TiAl有着增强增韧、提高抗氧化性的作用，对其塑性没有贡献，甚至会产生有害作用。

而TiAl高温变形能力不足恰恰是限制其工程化应用的最大障碍之一。

所以该论文采用压力浸渗+热压烧结工艺，制备出以双相组织为基体的TiAl复合材料，力图提高其高温变形能力。