高超声速飞行器迫切需要新型轻质耐热合金代替Ni基高温合金来制造进气道等关键构件以实现结构减重,NiAl合金因其具有较低密度和较优高温性能,成为首选材料之一。一般,轻质耐热合金复杂薄壁构件的传统制造方法为先通过“熔铸-锻造-轧制”方法制备其板材,再对板材二次成形出最终构件,即“先成材,后成形”。但由于NiAl合金本征脆性,NiAl板及其复杂曲面薄壁构件难以通过传统方法制备。基于此,本文提出采用Ni/Al叠层箔“内压胀形-原位反应”复合成形工艺制造NiAl薄壁构件新方法,其原理为:以Ni、Al箔为原材料,先热压制得Ni/Al复合板,再对复合板内压胀形获得Ni/Al叠层薄壁构件,最后使构件中Ni/Al在高温高压下反应生成NiAl金属间化合物,从而原位制得NiAl薄壁构件。该方法运用“先成形,后成材”的反向思路,使Ni/Al复合板成形在先,NiAl金属间化合物生成在后,NiAl生成后不再二次成形,从而巧妙避免对脆性NiAl板直接高温成形及由此导致的组织性能恶化问题。通过研究Ni/Al复合板、NiAl合金板、NiAl合金锥形筒壳与NiAl合金球冠薄壳的制备工艺、微观组织与力学性能,揭示了Ni/Al复合板单向拉伸与内压胀形变形规律,揭示了NiAl合金板与薄壁构件内压胀形-原位反应复合成形机理。获得主要结论如下:采用Ni/Al叠层箔热压工艺成功制备了Ni/Al复合板。复合板的塑性随着一级反应时间的延长先升高后降低,随着温度的升高而升高。一级反应0h、0.5h、2h制备的Ni/Al复合板室温延伸率分别为12%、18%、0%,600℃下的延伸率分别达到22%、62%、48%,故Ni/Al复合板合理的制备工艺为:640℃/10MPa/0.5h;合理的成形温度为600℃。采用Ni/Al叠层箔热压工艺,经过一级反应与二级反应两个阶段成功制备了NiAl合金板。合理的一级反应工艺参数为640℃/10MPa/4h,二级反应工艺参数为1100℃/15MPa/2h。所制备的NiAl合金板室温下塑性近乎为0,抗拉强度为63MPa。变形温度升高,NiAl合金板发生软化,表现为塑性提高,强度降低,800℃、900℃、1000℃时的延伸率和强度可分别达到44%,157MPa;69%,96MPa;78%,64MPa。采用固体颗粒介质内压胀形-原位反应复合成形工艺成功制备了NiAl合金锥形筒壳。筒壳成形效果良好,无裂纹、褶皱等宏观缺陷;筒壳由单一NiAl相构成,厚向粗晶层与细晶层交替排布,为典型的双峰组织,层界面结合紧密,无孔洞等缺陷。NiAl合金锥形筒壳硬度分布均匀,约为350HV左右;1000℃抗拉强度为71MPa,延伸率为74%。反应制备过程中箔材接缝的存在会使构件力学性能降低。采用气体内压胀形-原位反应复合成形工艺成功制备了NiAl合金球冠薄壳。640℃/10MPa/0.5h热压工艺下制备的Ni/Al复合板600℃下胀形性能最好,胀形高度可达22.03mm,极限胀形率为36%。胀形球壳底部至顶部的壁厚逐渐减小,相层界面由平直变为高低起伏,且起伏程度随变形量的增大而增大,应为异质相层变形协调的结果。采用高度为20mm的球冠模腔成功制备出NiAl合金球冠薄壳,胀形球壳顶点原始Ni层与Al层位置的原子百分比含量分别为52.38Ni-47.62Al与49.81%Ni-50.19Al,Ni/Al原子含量比稍有偏差,但已均属NiAl合金成分范畴。