高Nb-TiAl合金在800°C的高温下具备较高的强度、较好的抗蠕变性、耐腐蚀性和较低的比重等优点,随着科技的快速发展,高Nb-TiAl合金在高温材料方向发展迅速并且应用于飞机发动机及汽车排气阀等诸多领域,近些年来科研人员发现高Nb-TiAl合金在服役温度区间会析出ω_o相。目前结合Ti-Al-Nb合金优化的垂直截面计算相图和实验分析,对ω_o相以及O相的析出过程和相转变路径的研究鲜有报道,当Al含量较高时,合金的相转变路径也存在不同的观点。本文采用实验与计算相结合的方法研究了高Nb-TiAl合金中平衡相变过程及相关的显微组织结构特征。通过相图计算（CALPHAD,Calculation of Phase Diagrams）研究合金凝固过程的相平衡和相关系、相变路径,从而预测常温和使用状态下的合金组织结构特征;通过合金法研究实际凝固条件下的合金组织结构,并与计算结果进行对比分析,从而优化合金的状态转变图。通过真空凝壳技术制备27种Ti-Al-Nb的合金样品,每个样品经过均匀化退火处理,然后采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）等分析手段,通过形态学、晶体学和热分析方法系统地研究了TiAl-（6-10）Nb合金显微组织和相平衡。主要结论与创新点如下:（1）TiAl-（6-10）Nb合金当Al含量在18-32（at.%,若没有特别说明下文全部使用原子百分比）时,包含的相有α₂、β_o、O相,其中α₂相所占的比例最大,β_o和O相所占的比例次之。随着Al含量的不断增加,α₂相的含量增加,而O和β_o相则减少。当Al含量在（32-40%）时,包含的相有α₂、β_o、ω_o相以及少部分析出的γ相。在扫描电镜显微组织中,ω_o相总伴随着β_o相出现,可推测ω_o相从β_o相中析出。当Al含量在（40-50%）时,合金组织包括β_o相,α₂相和γ相。（2）使用CALPHAD（Pandat^?软件）分别优化了9组TiAl-（6-10）Nb合金垂直截面计算相图,结合实验测试分析可得不同相区的相转变路径:1)TiAl-（6-10）Nb合金α₂相区相变路径:β→β+β_o→β_o+α₂→β_o+α₂+O。2)TiAl-（6-10）Nb合金ω_o相区相变路径:对于铝浓度为（30-39%）的合金,相转变路径为:β→β+β_o→β_o+α₂→β_o+α₂+γ→β_o+ω_o+α₂+γ。对于铝含量在（39-42%）的合金,合金的相转变路径即:β→β（β_o）+α→β+β_o+α→β+β_o+α+γ→β_o+ω_o+α₂+γ。3)TiAl-（6-10）Nb合金γ相区相变路径:对于Al含量在（42-47%）的合金,其相转变路径为:β→β+α→α→α+γ→α+β_o+α₂+γ→β_o+α₂+γ。对于Al含量大于47%的合金,相转变路径为:β+α→α→α→α+γ→α₂+γ。通过实验明确了Ti-（18-51）Al-（6-10）Nb部分合金的相转变路径。可以发现合金的相转变路径受Al含量影响较大。（3）通过实验确定制备的Ti-Al-Nb合金（Nb为6,8,10%）的相平衡,在热力学计算和实验检测之间存在一些偏差,尤其是对于低温转变。当Al浓度在（18-32%）时,实验测得的DSC曲线中大约850°C处有一个特别宽的峰,被认为是α₂?O跃迁,当Al浓度在（32-43%）时,实验测得ω_o相是在约850°C下由保留的β_o/β相形成的,而不是由热力学计算中提到的α₂相形成的。（4）在较大的Al浓度范围内,部分高温稳定相β/β_o相会保持在环境温度下,有序无序转变β?β_o发生在1200°C-1400°C,此外,在实验条件下确定了一些在平衡状态下尚未发现的相变,例如β_o→γ_p转换。