随着现代航天航空工业的发展和进步,高温结构材料的设计要求也越来越高。TiAl基合金由于其高的比强度和比模量、优秀的高温抗氧化性和抗蠕变性能,成为航空航天领域最有潜力的材料之一。然而TiAl本征脆性和较差的断裂韧性成为其实用化道路上最大的阻碍。近年来研究发现,通过对材料进行结构设计可以改善其综合力学性能,实现强度与塑性的同时提升。课题组前期通过Ti与Al箔退火反应合成法得到了γ-TiAl等轴晶与（α₂-Ti₃Al/γ-TiAl）片层晶层状分布的TiAl复合板材且综合性能较好,本文在前期结果的基础上通过优化热处理工艺进一步调控了层状TiAl合金中片层组织的含量以调控层厚比,并对其高温力学性能与断裂行为进行了研究。本课题以纯Ti箔和Al-Si箔为原料,通过真空热压烧结以及反应退火热处理的方法,制备出等轴晶与片层晶层状分布的（Ti₅Si₃-TiAl）/TiAl层状复合材料。将Al-Si箔替换为纯Al箔,通过相同的工艺制备了TiAl层状材料作为对照体系。通过控制热处理工艺调控片层层厚度,分析热处理工艺对片层组织含量的影响。通过高温拉伸试验分析层状结构对于材料高温力学性能以及断裂行为的影响。首先将金属箔交替排列进行热压处理,得到界面结合良好的复合板。对复合板进行低温热处理,得到Ti/TiAl₃层状分布的复合板。在低温退火过程中,温度不仅影响反应速度,还会影响扩散行为,过高或过低都不利于后续热处理。优化后的低温退火工艺最终确定为660°C/3h-680°C/7h。对复合板进行高温热处理,得到等轴晶与片层晶交替排列的（Ti₅Si₃-TiAl）/TiAl层状复合材料。并通过同样的热处理方法得到了TiAl层状材料。温度通过影响元素的扩散速度,进而影响片层层厚度。温度越高,片层组织越厚。层间成分的均匀程度通过影响成分的分布进而影响片层组织的形成。当Al元素含量偏高时,成分越均匀,片层层越薄;当Al元素含量适中时,成分越均匀,片层层越厚。相比于炉冷,空冷得到片层含量降低,但片层间距较小。高温拉伸试验表明,（Ti₅Si₃-TiAl）/TiAl层状复合材料在800°C下抗拉强度为294 MPa,塑性较差,高温拉伸性能较差的特点与Al元素含量较高有关。材料的断口表征发现,片层层中以沿晶断裂方式为主,而TiAl层中粗晶的主要的断裂方式为穿晶断裂,细晶的主要断裂方式为沿晶断裂。TiAl层状材料在800°C下抗拉强度为408 MPa,断裂总伸长率为4.24%。材料的断口表征发现,片层+Ti₃Al层的断裂模式主要为准解离断裂,而在TiAl层中沿晶断裂和准解离断裂同时存在。