高铌钛铝粉末冶金合金中PPBs缺陷机制解析与近α锻造工艺创新及其拉伸性能优化研究

本研究针对长期储存预合金粉末热等静压(HIP)成形高Nb-TiAl合金中顽固的原始颗粒边界(PPBs)问题，揭示了PPBs源于粉末表面的富氧纳米氧化壳层(α2晶主导)，并提出创新性近α锻造技术消除PPBs，获得室温890MPa/800℃ 685MPa超高强度及1.65%延伸率的全层片组织，为粉末冶金TiAl合金性能提升提供新范式。

　　

通过热等静压(Hot Isostatic Pressing, HIP)技术成形预合金粉末制备难加工钛铝(TiAl)金属间化合物时，会生成顽固的原始颗粒边界(Prior Particle Boundaries, PPBs)，严重损害力学性能。本研究系统解析了长期储存高铌钛铝(High Nb–TiAl)合金粉末HIP过程中PPBs的形成机制及其对拉伸性能的影响。

常规1260°C/165MPa/3h HIP工艺虽能获得全致密细晶组织，但残留以α₂晶为主的环形PPBs结构。关键发现表明：这些PPBs源于粉末前驱体表面富氧的纳米级氧化壳层，这些壳层在α₂晶界处存留。PPBs显著降低界面结合强度，导致室温脆性断裂。

研究创新性地采用近α锻造(near-alpha forging)技术，在消除PPBs的同时调控出均匀近全层片(nearly fully lamellar)微观结构。变形坯料展现出卓越拉伸性能：室温极限抗拉强度达890MPa，800℃时保持685MPa，室温延伸率达1.65%。该工作为高性能粉末冶金(Powder Metallurgy, PM) TiAl合金的微观结构设计提供了重要理论基础。