TiAl合金作为一种新型的轻质高温结构材料,具有高比强度、比模量、良好的抗蠕变性及耐腐蚀性等优点,在航空航天及汽车工业领域的应用前景广阔。但是室温延展性差和高温抗氧化性和强度不足一直制约TiAl合金实现进一步的工程应用,因此如何提高TiAl系合金的室温延展性和高温性能成为各国学者研究的热点。本文通过在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金熔炼过程中加入纳米Y₂O₃和热处理来改善合金的组织,提高合金的性能,对添加纳米Y₂O₃对TiAl合金高温抗氧化性和强度的影响及其作用机制,添加纳米Y₂O₃对热处理过程中的组织演变的影响等方面了做了系统的研究。高温抗氧化实验表明,与Ti4822合金相比,Ti4822-42有更好的抗氧化性,在800、850、和900℃循环氧化100h的氧化增重分别减少18.31%、19.31%和30.72%,其机理是:Y₂O₃的添加可以细化TiAl合金发生氧化时形成的氧化物的尺寸,抑制氧化物形态的恶化,即由排列紧密的近六边形状变为排列疏松多孔的柱状和方块状,增强氧化层与基体的结合强度,同时可以促进Al₂O₃的生成,延缓合金氧化反应的进程,改善了氧化层的结构,提高了合金的抗氧化性能铸态Ti4822-73合金拥有较高的室温和高温强度,室温下的平均抗拉强度达到593MPa,750℃下达到708MPa,800℃下达到616MPa,对铸态Ti4822-42和Ti4822-73合金拉伸变形前后的组织进行TEM观察,发现纳米Y₂O₃的加入导致合金中生成大量的γ孪晶,并在两孪晶界间发现大量的位错塞积,同时亦在Y₂O₃颗粒附近发现严重的位错塞积,这说明纳米Y₂O₃的强化机制是在合金中导致大量的孪晶界阻碍位错的运动,其本身对位错运动也有阻碍作用。热处理实验发现添加纳米Y₂O₃的Ti4822-42合金在1100-1250℃保温36h就得到了近γ组织,温度越低得到的组织中γ晶尺寸越小,但残留粗大层片的情况也越严重,温度越高,近γ转变越充分,但部分γ晶会粗化。近γ转变主要通过连续粗化反应进行的,这是由于合金内部的偏析有利于连续粗化反应的进行。在热处理过程中α相所占体积分数增加,小角晶界的数量明显减少。纳米氧化钇的添加促进了γ晶的形成,明显提高了γ→ɑ相变的温度,降低了组织转变的速度。在高温长时间保温富钇相主要呈现球化和聚集长大的趋势,由分散的块状、尖锐条状逐渐形成球状、骨头状和不规则由块状和条状组成的聚合状,且球状颗粒倾向于分布在γ晶晶界处,而大块富钇相聚集物则大部分分布在晶内。本文设计的三步热处理和循环热处理工艺可以先分别获得晶粒平均尺寸为15μm、20μm的近γ组织,且后者晶粒尺寸分布均匀,进一步热处理可以获得全层片组织。