为了解决富铝单相合金室温塑性基本没有这一问题，通过控制合金成分的方式，引入少量α2相，制成双相TiAl 基合金来提高其塑性。TiAl基合金在含46~50的铝时，其缓冷态接近平衡组织是γ＋(α2/γ)双相复合组织。对铝含量在 46~48 范围内的铸态和热加工态的TiAl 基合金在不同温度区间进行热处理，可以得到典型的四种室温双相显微组织见图 1.1[10]，它们分别是：

(1)等轴γ单相组织(single γ-phase)；

(2)双态组织(duplexmi crostructure)；

(3)近层片组织(near-lamellar microstructure)；

(4)全层片组织(full-1amellar microstructure)。

a)等轴γ单相组织；b)双态组织；c)近层片状组织；d)全层片状组织

图1.1  四种双相显微组织

    这些组织中，等轴γ相组织晶粒很大而又没有层片组织，导致其塑性、断裂韧性等各方面性能都比较差。强度和抗氧化性最好的是双态组织但同时其断裂韧性也是最低的且蠕变抗力差，所以综合性能较差，这在很多方面限制了双态组织的工程应用。近全片层组织在一定的晶粒尺寸下不仅拥有较高的高温屈服强度、拉伸性能和抗蠕变性能，还拥有较好的室温延展和断裂韧性并有一定的塑性，虽然其塑性与双态组织相比要低不少，总之在晶粒度合适时是四种组织中最优秀的。研究还表明，全片层组织TiAl及合金的力学性能和合金的片层取向相关，有明显的各向异性特征：片层取向和外界加载方向一致时，合金延展性能和强度达到平衡，有最好的综合力学性能。为限制铸件凝固在过程中晶粒形态和片层取向，研究人员开始采用定向凝固这一重要的凝固方式。由γ-TiAl和α2-Ti3Al板条共同组成的全层片晶团组织由于其存在着大量的γ/α2相界面，因此能有效阻碍裂纹的扩展，使合金拥有较高的断裂韧性，但粗大的晶粒及层片组织的力学性能各向异性导致合金的室温延性较差。

1.3.2  TiAl基合金的结构

根据不同的含铝量，TiAl基合金可划分为只包含单相γ-TiAl的合金和由γ-TiAl基体相及少量α2-Ti3Al的第二相组成的双相合金。单相的γ-TiAl合金含50%以上的Al，γ+α2双相TiAl合金一般含43%-48%的Al。根据相关研究，双相γ+α2的TiAl合金强度和塑性都好于单相γ-TiAl合金，所以现在应用研究比较多的都是双相TiAl合金。