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TiAl基合金是一种新型高温合金材料，具有较高比强度、比刚度、抗蠕变、抗氧化和低密度等优越的综合性能，是航空航天领域的理想合金。本文主要针对TiAl基合金中名义成分为Ti-47Al-2Cr-3Nb合金开展系统的试验、宏观本构关系和工程应用的研究工作。对Ti-47Al-2Cr-3Nb合金开展室温25~850℃范围内、应变率10-4/s和10-3/s的率控制单轴拉伸试验研究，获得合金在变形过程中的真应力-应变关系数据。通过对试验结果的分析，得到合金的弹性模量、屈服强度和抗拉强度等基本力学性能参数；分析合金性能受温度和应变率影响的变化规律。结果表明，材料的力学性能受温度变化影响较大，受应变率变化影响较弱；弹性模量和屈服强度随温度升高而降低，但在温度为700~780℃时却出现反常的升高现象；合金在780~850℃之间材料的变形机制发生明显的变化，在850℃时表现出良好的塑性。运用扫描电子显微镜（SEM）对试件断口进行微观观测，研究合金的断裂机理，发现合金的主要断裂形式为穿层断裂和沿层断裂，随温度的升高会出现沿层开裂和片层撕裂特征，在850℃时会观测到一定量的韧窝形成。基于试验结果，应用J-C和Z-A两种宏观本构模型建立表征合金塑性变形过程中真应力-应变关系的本构方程，并针对温度对TiAl基合金力学性能的影响，对预测结果较差的J-C模型进行改进。将改进的J-C模型和Z-A模型的预测结果与试验数据进行对比，结果表明：两种模型均能较准确的预测25~780℃范围内合金塑性变形行为，为工程应用提供可靠的理论参考。提出了两种建立材料变形过程中完整应力-应变关系的思想，方法简便且拟合精度较好。采用本文拟合得到的TiAl基合金本构模型，对现役发动机压气机叶片进行应力分析与强度校核，计算结果表明，本文所建立的本构模型可用于实际工程结构的应力分析；TiAl基合金与叶片原材料相比，密度为原材料的1/2，安全系数与使用原材料基本相同。