TiAl合金由于其密度低、高温强度好、高温抗蠕变以及抗氧化性能优良,在800℃～900℃的温度区间有望取代镍基超高温合金,广泛应用于航空航天领域。但其室温塑性低,常规的热加工方法生产较为困难,而采用GTA电弧增材方式制备TiAl合金不仅生产周期短、生产成本低,而且原材料利用率高,对于结构复杂的TiAl合金有着巨大的制备优势。因此本文将分别送进TC4焊丝与ER1100焊丝,利用GTA电弧增材技术制备TiAl合金,对GTA增材制造工艺进行优化,解决增材过程中的裂纹以及双丝反应不均匀问题;研究沉积态TiAl合金不同区域的组织与性能;探讨Al含量以及基板预热温度对显微组织与力学性能的影响规律。首先研究了工艺参数对于TiAl合金单道熔覆层成型以及熔滴过渡形式的影响规律,解决了沉积过程中的裂纹与混合不均匀问题。以单道熔覆层成型为标准,确定了最优沉积参数:TA2基板、异侧送丝、焊接电流120A、沉积速度100mm/min。随着电弧高度的增加、送丝速度的减小,熔滴过渡形式从液桥过渡趋向于滴状过渡以及排斥过渡。加入V元素后,TiAl合金横截面上元素以及硬度的分布更加均匀。Al的原子含量控制在45%～50%之间,基本预热温度达到400℃以上,沉积件的表面与内部均无明显裂纹的存在。研究(48%Al)TiAl合金不同区域的显微组织与力学性能。顶部区域为细小枝晶组织,枝晶臂为(α2+γ)L片层,枝晶间为L-液态偏析;中部区域条纹特征,层带区域为全层片组织,层带间区域为柱状晶特征;底部区域为粗大的(α2+γ)L层片团和α2相。从顶部到底部:γ相越来越少、α2相含量越来越多;平均晶粒尺寸由90um增加至450um,晶粒的取向变化不大;大角晶界体积分数由84.6%降至56.6%;抗压强度越来越高,压缩塑性越来越低。硬度方面为顶部区域与底部区域硬度值偏高,中部区域硬度值次之,机械混合区域硬度值最低。研究了Al含量对于TiAl合金不同区域的微观组织和力学性能的影响规律。组织方面以中部区域为例,随着Al含量的增多,由单一的α2相组织变为全层片组织;层片团晶界处开始析出块状的γm相,最后转变为双态组织。随着Al含量从40%增加到55%:γ相的百分含量逐渐增加,α2相的百分含量逐渐减少,B2相的含量略微增加;平均晶粒尺寸先减少后增加;大角晶界的体积分数从72.9%增加到82.3%。力学性能方面:50%Al的TiAl合金抗压强度与压缩率最高,分别为1762MPa和26.1%;而铝含量为45%时TiAl合金压缩强度仅为1173MPa、压缩率仅为10.5%。最后研究了基板预热温度对TiAl合金不同区域的组织、相含量分布、晶粒大小、晶界角、显微硬度、压缩性能的的影响规律。结果表明随着基板预热温度从200℃增加至450℃:组织组成上差别不大,枝晶臂与枝晶间的元素偏析程度减少,横截面上的平均铝原子含量从45.4%降至44.2%;γ相的含量从82.3%增加至84.6%,α2相的含量从16.0%降至13.0%,B2相的含量从1.7%增加至2.4%;大角晶界的体积分数逐渐降低,平均晶粒尺寸逐渐升高;显微硬度方面变化不大,从458 HV0.2略微降至450 HV0.2;压缩性能方面变化较大,抗压强度从1470 MPa增加到1779 MPa,压缩率从19.4%增加至26.5%。