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高Nb-Ti Al合金由于较高的高温强度,优良的高温抗氧化性和抗蠕变性能而具有广阔的应用前景。本文以高Nb-Ti Al合金为研究对象,采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉(ISM)制备了Ti-46Al-6Nb-2.5V、Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B4C、Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr和Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2B4C四种合金,在900℃下退火36h,研究四种合金的铸态显微组织、力学性能(室温、高温)及高温抗蠕变性能。利用XRD、SEM、TEM等分析四种合金的铸态显微组织和相组成,通过硬度测试、常温拉伸和高温拉伸(800℃)实验研究合金的力学性能,且用SEM观察四种合金的断口形貌。结果表明,四种合金主要由γ相和α2相组成,Ti-46Al-6Nb-2.5V和Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B4C合金为全片层组织,而Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr和Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2B4C合金为近片层组织,在晶界处存在大量(B2+γ)相。添加B4C后显微组织得到了细化,合金偏析得到了改善,并且析出了硼化物和少量的碳化物。添加B4C后两种合金的室温抗拉强度和应变都略微降低,高温抗拉强度和应变都有所提高。Ti-46Al-6Nb-2.5V和Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr合金在高温拉伸过程中的薄弱位置分别为片层间、(B2+γ)相界面处;添加B4C后,两种合金的薄弱位置为硼化物处。研究了B4C的添加对Ti-46Al-6Nb-2.5V和Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr合金抗蠕变性能的影响,重点研究了800℃下不同应力(250MPa、275MPa、300MPa、325MPa)对添加B4C的高Nb-Ti Al合金抗蠕变性能的影响。结果表明,B4C的添加能够改善合金的抗蠕变性能,且对低Al含量的高Nb-Ti Al合金改善程度更大;随应力的不断增加,高Nb-Ti Al合金近断口处微裂纹和空洞不断减少,断口组织中脆性断裂区不断增大,抗蠕变性能不断恶化;Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B4C和Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2B4C合金蠕变应力指数为5.71和3.18,故在800℃、250-325MPa范围内,Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B4C合金为位错攀移机制控制的蠕变,Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2B4C合金为位错滑移机制控制的蠕变。研究了在300MPa下不同温度(800℃、825℃、850℃)对添加B4C的高Nb-Ti Al合金抗蠕变性能的影响,并通过计算得出了两种合金的蠕变本构方程。结果表明,蠕变温度越高,合金组织中的微裂纹和空洞越少,韧性断裂趋势越明显。Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B4C和Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2B4C合金的蠕变激活能分别为313.316k J/mol和416.410k J/mol,故在300MPa、800-850℃范围内分别对应的蠕变机制为晶界滑移机制和位错滑移机制。在250-325MPa、800-850℃条件下,Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B4C合金的蠕变本构方程为:(?),Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2B4C合金的蠕变本构方程为:(?)。