钛铝合金是目前航空发动机低压涡轮叶片的主要应用材料,近净成形熔模精铸是重要的生产方法之一。为避免铸态组织中粗大柱状晶引起的组织不均匀和性能各向异性,晶粒细化尤为重要。硼元素是其中最有效的晶粒细化剂。制备过程中形成的大长径比硼化物易引起裂纹快速扩展,导致合金塑性降低甚至失效,因此,调控硼化物形貌是工程上亟需解决的难题之一。本文以Ti-45Al-2Nb-2Mn-1B合金为研究对象,借助SEM、TEM等方法探究不同形态大长径比硼化物的微观结构,并对内部的精细结构进行了晶体学表征,对不同元素的分布状态进行了分析,并对微裂纹的形核及扩展机理进行了研究。主要内容如下:结合涡轮叶片的结构特点制备了不同厚度台阶铸板,采用扫描电镜探究冷却速率对基体和硼化物的影响。片层团晶粒随冷却速率的增加而减小。硼化物在慢冷速下多为块状或板条状,长径比为几到几十;随冷却速率的增加,硼化物逐渐转变为片状或条带状,相应地长径比增大至几百。采用透射电镜探究不同形态大长径比硼化物的微观结构。丝带状、短棒状和薄片状硼化物一般由块状结构和层状结构两部分组成,块状结构常位于端部,结晶良好,为C32或D7b单相,双喷过程中易被腐蚀形成穿孔,并伴有生长台阶。层状结构为复相,由大量相互平行的薄片组成,薄片宽度为几纳米到几十纳米,最多包含4种硼化物结构及B2相。采用Δg平行法则对暗场像中的moiré条纹进行了准确的表征和分析。硼化物对固态相变过程中γ/α2片层的生长有抑制作用。采用能谱仪分析硼化物内部元素的分布。硼化物内部Mn含量低于基体,层状结构中Mn含量高于块状结构,Mn在B2相/硼化物界面富集。相比于基体,硼化物中Nb含量较高,B2相中含量较低。在硼化物内部,从边界到芯部Ti和Nb呈递减的梯度分布,层状结构中Nb含量高于块状结构。采用透射电镜对等轴γ晶粒内微裂纹出现前后的组织形貌进行对比,探究裂纹的形核及扩展机理。γ/α2界面上大量的错配位错为裂纹形核提供了便利,层错的形成会消耗体系的一部分能量,阻碍裂纹的扩展。变形孪晶可改变局部区域晶体的取向,有助于塑性变形的发生。裂纹的扩展路径呈“Z”字形,经过层错或晶界时偏折一个角度,可极大延缓裂纹的扩展速度。