TiAl合金密度仅为镍基高温合金的一半,在600～900℃温度区间有望取代高温合金制备某些航空航天结构件以及地面动力系统转动或往复运动结构件。经过四十年的不懈努力,2012年,TiAl合金被成功应用在航空发动机第6,7两级低压涡轮叶片中。然而,目前TiAl合金的服役温度被局限在700℃以内。具有定向片层组织的TiAl合金有望突破藩篱,扩展应用范围。遗憾的是,光学浮区定向凝固技术制备的PST TiAl尺寸局限在实验室尺度,Bridgeman定向凝固时TiAl熔液与陶瓷坩埚反应严重。在制备PST TiAl籽晶试棒的40 g量级的真空吸铸设备基础上,本文成功研制了一台1.5 kg量级的真空吸铸设备并进行了相关技术的开发。在解决了尺寸效应带来的系列难题后,吸铸成功率保持在80%以上。随后,依据Ti-48Al-2Cr-2Nb（at.pct.4822）合金的凝固特征,经模具设计后,本文成功制备了具有定向、细小片层特征的多晶4822（SC4822）合金的洁净板状坯料。该坯料的重量为730g,片层取向的角度偏差被控制在30°以内,平均片层间距为219 nm。研究了 SC4822合金的拉伸性能,结果表明:当承载方向与片层界面平行时,SC4822合金实现了强度和塑性的协同提升。SC4822在室温和800℃的平均抗拉强度分别为743 MPa和573 MPa,与传统铸造全片层4822合金相比,分别提高了 40%和31%。SC4822合金的室温平均断后伸长率为1.8%,比传统铸造全片层4822合金提高了 250%。屈服强度和片层间距之间的关系遵循Hall-Petch公式,细化片层是强度大幅度提升的主要原因。塑性提升主要归功于取向一致的片层结构。研究了 SC4822合金的蠕变性能,结果表明:相比于片层取向随机分布的全片层TiAl合金,当加载轴平行于片层界面时,SC4822合金具有更加优异的蠕变抗性。SC4822合金在800℃、200～350 MPa范围内的蠕变应力指数n为5.1,在300 MPa、775～825℃范围内的蠕变表观激活能QC为397.18 kJ/mol。SC4822合金蠕变变形行为主要由位错攀移控制。动态再结晶、孪晶以及位错滑移对蠕变变形行为也有重要的作用。研究了 Si对SC4822合金蠕变性能的影响,结果表明:Si能显著改善SC4822合金的蠕变抗性。800℃蠕变时,添加0.5 at.%Si后,SC4822合金的应用应力潜力提升了 50 MPa;300 MPa蠕变时,添加0.5 at.%Si后,SC4822合金的应用温度潜力提升了 50℃。Si提高蠕变性能的主要原因如下:第一,Si元素以Ti5Si3的形式在片层界面处析出,Ti5Si3通过阻碍动态再结晶进而有效增强片层的稳定性;第二,硅化物对位错运动具有显著的钉扎作用;第三,Si能显著改善SC4822合金的抗氧化性能,减缓了蠕变试样表面氧化脆性层的形成。本文制备了具有定向细小片层组织特征的TiAl合金。该类合金具有较好的室温塑性和优异的高温性能,具有扩大TiAl合金应用温度的潜能,在单向受力的薄板、环、筒、壳等部件中具有潜在的工程应用价值。