钛铝金属间化合物作为替代各种高温结构材料的下一代结构材料,近年来吸引了大量的关注,特别是具有全片层组织的TiAl(γ)和Ti3Al(α2)两相合金,具有优异的综合性能,如密度低,抗氧化,在高温时也具有较高的强度而备受关注。但是钛铝合金片层组织的形核、长大机制比较复杂并且在实验上难以表征,导致片层组织的形成机制,特别是其形核、长大过程还没有被完全认识。而形核、长大过程直接影响片层厚度分布、界面类型等微结构特征,间接影响合金性能。因此,研究钛铝合金相变形核、生长机制,对控制微结构进而改善合金性能具有十分重要意义。本论文用相场方法分别研究了弹性应变能、界面能、相变驱动力及外力对钛铝合金α/α’2→α2+γ相变的形核、长大及微结构演化过程的影响,并计算了预设片层的应力场及相互作用能场。所得创新性结果如下:预设片层的应力场计算表明,预设子相单变体片层的内部和外部的切应力方向相反,基体中的正应力存在两个极大区域和两个极小区域,并且压应力极值大于拉应力极值。多层孪晶变体片层的应力场可以认为是组成孪晶片层的各变体片层应力场的叠加。比较预设片状变体与各变体间弹性相互作用能场分布特征,得到孪晶关系变体间相互作用能密度极值(负值)的绝对值最大,极值点在片层两侧。在化学驱动力、界面能不变的情况下,比较不同大小的弹性应变能对相变组织形成的影响,发现随弹性应变能增加,γ相形核方式从独立形核转变为相关形核,最后转变为集群形核。所形成的片层组织中的孪晶界面比例随弹性应变能的增加而增加,因此弹性应变能最小化导致的相关形核或集群形核是引起高孪晶界面比例的主要原因之一。在化学驱动力、弹性应变能不变的情况下,形成的片层组织中孪晶界面比例随有序畴或伪孪晶界面能与孪晶界面能之间比例的增加而增加;因此界面能最小化也是引起高孪晶界面比例的原因之一。温度较低时,生长主要由扩散控制,生长界面前沿基体中存在溶质贫化区。在所模拟条件下,扩散速度的差别对孪晶界面比例影响不大。孪晶界面比例随化学驱动力的增加而减小。形核方式随化学驱动力的增加从集群形核转变为相关形核以及独立形核。不同形核方式的理论计算结果也表明,随化学驱动力增加形核方式从集群形核转变为相关形核;弹性应变能逐渐增强时,形核方式从独立形核转变为相关形核,然后转变为集群形核,与模拟结果一致。施加的垂直于α基面的压力或平行于基面的拉力降低总形核率,但孪晶界面比率增加。而等静压、垂直于基面的拉力、平行于基面的压力以及剪切力促进形核,但使孪晶界面比率降低。实验上可通过改变合金成分而控制相间及变体间失配度,而改变弹性能及界面能;而通过改变热处理温度可改变相变驱动力;综合上述条件控制合金片层不同类型界面比例等微结构,达到优化合金性能的目的。