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作为高温轻质结构材料的TiAl合金板材是超音速飞行器和涡轮发动机的结构部件及热防护系统重要的候选材料。目前国外已经具有制备高质量大尺寸TiAl合金板材的技术,但是国内的TiAl合金板材制备仍处于起步阶段。本文采用了包套轧制工艺制备TiAl合金板材,结合实验与有限元模拟重点优化了包套设计及轧制工艺参数,扩大了轧制窗口,实现了稳定轧制,分析了四种制坯工艺对板材质量及拉伸性能的影响,根据OM,SEM和TEM观察及EBSD研究了不同板坯在轧制过程中的组织及织构演变规律,得到以下主要结论: TiAl合金包套选择304SS不锈钢作为包套材料,纯钼板作为隔离材料,包套材料与板坯的厚度比为1,宽度比为0.5,前后端包套按包套结构Ⅰ设计,侧边包套按包套结构Ⅱ设计。Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金板材轧制温度为1280℃~1300℃,应变速率应控制在0.3s-1~1.5s-1内,前3道次应变量为15%,随后每道次可以控制在30%。 铸态板坯、锻态板坯、粉末板坯及挤压板坯都能轧制出完整板材。铸态板坯成功轧制决定于片层界面取向,片层界面平行轧向(RD)的铸态板坯能轧制出无缺陷板材,但存在一定量的残余片层,板材在高温拉伸时塑性较差。锻态板坯轧制前需经过均匀化热处理,经细片层组织热处理板坯轧制的板材整体具有良好拉伸性能。挤压态板坯由于挤压工艺的性质限制了板材尺寸,但板材轧向具有高强度。粉末板坯轧制的板材在高温拉伸表现各向异性。 铸态板坯片层界面平行板材RD轧制时,细片层产生扭折,粗片层产生剪切变形。剪切带附近片层破碎是由粗片层中孪晶和位错两种主导机制。片层界面垂直RD轧制时,变形主要方式是片层弯曲和片层组织偏转。片层组织偏转是在片层向RD转动同时片层一侧向板材横向(TD)偏转,到一定角度再由另一侧向TD偏转,最终片层与TD平行。增大变形量,局部应力集中直接产生45°剪切变形,降低了贯穿裂纹的产生。 锻态、粉末和挤压板坯小变形量轧制时,α2相未发生明显回复和再结晶,γ相发生不连续再结晶。大变量轧制时,α2与γ相都产生连续再结晶。细片层组织在多道次轧制过程中,在片层组织内得到等轴晶,导致片层局部应力集中,促进片层破碎球化。具有细片层组织的板坯轧制后α2相产生{0001}<10-10>织构(B织构)。具有等轴组织的板坯轧制后,α2相的织构主要为{1-210}<10-10>织构(T织构)和集中在Φ=30°附近,分布密度随着轧制道次增加而增大,当B织构出现,Φ=30°的织构减弱。两种板坯组织对γ相织构影响不大。小变形量轧制时,γ相主要产生α1和β1取向线;变形量大于30%时,γ相主要产生α2取向线。