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军事装备的竞争对材料提出了新的要求,而高功率密度柴油发动机作为装甲战车的“心脏”,为了满足新的服役环境,要求其具有高的升功率密度、体积小、质量轻等特点。其中柴油发动机的气缸盖作为服役状况最为恶劣的部件,在运行的过程中不仅承受高温高压还要遭受腐蚀性气氛,在实际运行过程中损耗严重,现有铸铁类材料已不满足未来高功率密度柴油发动机的性能要求。而Fe-Mn-Al-C系合金作为新时代下的产物,不仅具有较低的密度,还具有良好的力学性能,有望能够代替铸铁类材料用于柴油机气缸盖。本研究以Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金为研究对象,分别研究了不同Ti含量（x=0、0.1、0.2、0.3、0.4）对Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C合金组织、力学性能、氧化性能和热疲劳性能的影响。利用pandat软件计算了该系列合金的相图,使用真空电弧熔炼炉制备了该系列合金,并借助X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）以及拉曼光谱对其进行了测试分析,得出以下结论:Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金主要包括奥氏体、铁素体和Ti C三种物相,与pandat软件所计算的相图成分一致,奥氏体相作为基体相,而铁素体与Ti C广泛分布于基体上。并且随着Ti含量的增多,合金中Ti C与铁素体含量逐渐增多,奥氏体含量逐渐减少。随着Ti含量的增多,合金的密度逐渐降低,加入0.4 wt.%Ti合金较未加入Ti的合金密度降低了1.9%。力学性能测试表明,未加入Ti元素合金塑性较差、抗拉强度较低,而加入Ti元素后的合金塑性与抗拉强度显著提高。随着Ti含量进一步增多,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金延伸率表现为先增大后减小的趋势,未加入Ti元素合金的抗拉强度为748 MPa,延伸率为2.9%,加入0.2 wt.%Ti合金力学性能较佳,其抗拉强度为817.2 MPa,延伸率为30.7%,相较于未加入Ti元素合金,其抗拉强度提高了9%,延伸率提高了近10倍。未加入Ti合金拉伸断口表现为脆性断裂,在断口处出现了许多撕裂棱,而加入Ti元素的合金在断口处出现了许多韧窝,表现为混合型断裂。Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金氧化测试结果表明,加入Ti元素后能够显著改善合金的抗氧化性能,并且随着Ti含量的进一步增多,该系列合金氧化增重表现为先减少后增大的趋势,未加入Ti元素的合金氧化增重为1.854 mg/cm~2,加入0.2 wt.%Ti合金具有最佳的抗氧化性能,其氧化增重为1.462 mg/cm~2,相较于未加入Ti元素合金,氧化增重减少了21.1%。该系列合金氧化表层主要表现出两种形貌,一种为灰黑色胞状突起,另一种为亮白色颗粒状突起,并且在加入0.2 wt.%Ti的合金氧化表层形貌最为平整,表层裂纹较少,通过XRD和拉曼图谱分析可知,合金氧化表层主要含有Fe2O3、Al2O3、Mn2O3、Mn3O4和Ni O。Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金氧化层表现出双层结构,并且氧化层之间存在明显的界面,外氧化层结构较为疏松;内氧化层结构比较致密,能有效防止氧元素扩散至合金内部。未加入Ti的合金氧化层的平均厚度为29.410μm,而加入0.2 wt.%Ti合金氧化层的平均厚度最薄,其平均厚度为25.467μm,与未加入Ti合金相比,氧化层厚度减少了3.943μm（13.5%）。Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金在600℃下保温55 s和155 s的热疲劳测试结果表明,在两种保温时间下,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-xTi合金热疲劳裂纹长度增长趋势相同,并且Ti元素的加入显著改善了合金的热疲劳性能。在相同的冷热循环次数下保温55 s和155 s,加入0.2 wt.%Ti合金具有最优的热疲劳性能,裂纹长度分别为143μm和1985μm;未加入Ti的合金热疲劳性能最差,裂纹长度为212μm和4297μm,相较于0.2 wt.%Ti合金,其裂纹长度增加了48%（保温55 s）和116%（保温155 s）。观察不同Ti含量合金热疲劳裂纹微观形貌,发现热疲劳裂纹主要是由合金的强度与塑性所决定,合金的强度越高,裂纹萌生的周期就越长,合金的塑性越好,裂纹扩展速率就越低。对比不同Ti含量的热疲劳裂纹,发现试样氧化腐蚀严重,容易形成微孔和疏松区,在持续的冷热循环下合金元素容易被氧化形成颗粒状氧化物,造成应力集中,使其在后续过程中造成脱落、开裂,形成裂纹缝隙。并且铁素体相和Ti C相对合金的热疲劳性能具有较大的影响,主要是由于基体与铁素体和Ti C之间的热膨胀系数和热传导系数不同,在试验中氧化腐蚀微孔容易在铁素体相和Ti C相与奥氏体相的相界面处形成,在后续的过程中逐步疏松并开裂,最终形成热疲劳微裂纹源。该系列合金裂纹扩展方式主要表现为沿晶扩展、穿晶扩展以及沿晶与穿晶所组合形成的混合型扩展。