TiAl合金是集高强度、高弹性模量、高比强度、良好的抗氧化,抗蠕变和抗腐蚀性能等优点于一体的高温合金。然而该合金仍存在室温塑性差和高温强度低两大亟待解决的难题,目前TiAl合金的优化手段还尚不能达到塑性和强度共同提高的祈愿。在国际上,关于TiAl合金的更新迭代朝着变更微观组织来改善机械性能的方向发展,但是微观组织构型对性能的影响机制还没有被明确的揭示,禁锢了 TiAl合金作为优良的高温合金的发展前景,这就需要通过深度分析该合金主要组成相的微观组织调控和增强相调控,从不同层次组织构型调控的多重角度来实现TiAl合金性能强化并揭示其调控机制。因此,本论文采用热压一体化和电烧结两种烧结粉末的手段固结了 TiAl体系、Ti-Al-C-Mn和Ti-Al-B-Ta/Mo体系,探讨了烧结手段对固结体系的压缩性能的影响,探讨了金属+内生陶瓷颗粒、双相内生陶瓷颗粒两种强化模式对TiAl合金组织和性能的影响规律,更从微观的角度揭示了异质颗粒的分布、形状、存在状态对TiAl合金的调控规律,从构建新型微观结构和断裂角度剖析了两种强化模式对TiAl合金强化机制。本文主要创新点如下:1.揭示出不同烧结机制固结Ti-Al体系和Ti-Al-C-Mn体系的原理及差异性:1)热压烧结反应窗口时间极短,且不容易达到致密化;电烧结机制是在粉末闪速固结、原子快速扩散、等离子体高速迁移的共同作用下实现试件的致密化的手段。与传统的热压烧结制备的TiAl合金和钛铝基复合材料相比,电烧结制得的固结体具有更高的致密度且复合材料兼具高强度和高塑性。2)两种烧结方式都得到两种基体相γ-TiAl、α2-Ti3Al和异质陶瓷相Ti2AlC,由于电烧结过程中粉体间的高能反应会将热压烧结手段中本该固溶在基体中的Mn在高强直流电的作用下以另外一种异质陶瓷相Mn3AlC析出在基体的板条间。2.揭示了电烧结Ti-Al-C-Mn、Ti-Al-B-Ta/Mo体系固结的含有多尺度、多形态、多种类陶瓷颗粒的微观组织构建的钛铝基复合材料的性能显著提高的机理,实现了复合材料强韧化的目标:1)微量的陶瓷颗粒在TiAl基体内是以不同种类,不同位点且尺寸不一的形态存在。Ti-Al-C-Mn烧结体系中Ti2AlC钉扎在晶界处而Mn3AlC钉扎在基体板条中且Mn3AlC的颗粒尺寸要比Ti2AlC的尺寸小得多;Ti-Al-B-Ta烧结体系中陶瓷相TiB2钉扎在晶界处,陶瓷相TaB以针状的形式穿插在整个微观结构中;Ti-Al-B-Mo烧结体系中陶瓷相TiB2+MoB相互交替排列钉扎在晶界处。异质陶瓷相Ti2AlC、Mn3AlC、TiB2及TaB与基体界面呈半共格结合,只有MoB与基体界面呈近似共格结合。2)不同种类陶瓷颗粒的复合强化会对钛铝基复合材料的晶粒尺寸产生不同程度的影响。与电烧结TiAl合金的平均晶粒尺寸（58 μm）相比,Ti2AlC+Mn3AlC/TiAl、TiB2+TaB/TiAl、TiB2+MoB/TiAl 的平均晶粒尺寸分别细化了 67.2%、74.1%和62.1%。3)内生纳米强化相的复合对钛铝基复合材料的性能调控规律如下:与TiAl合金相比,复相Ti2AlC+Mn3AlC强化的钛铝基复合材料的屈服强度（1122 MPa）和断裂应变（22.3%）分别提高55.8%和28.3%。复相TiB2+TaB强化的TiAl基复合材料的屈服强度从715 MPa提高到1090 MPa,断裂应变从18.8%提高到23.1%,弯曲屈服从348 MPa提高到441 MPa;复相TiB2+MoB强化的TiAl基复合材料屈服强度（1156 MPa）和断裂应变（23.5%）分别提高61.7%和25.0%;500℃压缩该复合材料时的屈服强度（1264 MPa）、压缩强度（2238 MPa）、断裂应变（23.8%）分别提高 76.8%、16.1%、和 27.6%。3.揭示了异质强化相调控四种复合材料的强化和韧化机制:1)强度提高机制:复合材料Mn（固溶）+Ti2AlC/TiAl表现为晶界强化、位错强化、Orowan强化和固溶强化;Ti2AlC+Mn3AlC/TiAl、TiB2+TaB/TiAl、TiB2+MoB/TiAl 复合材料表现为晶界强化、位错强化、Orowan强化,并都以位错强化为主。在高温变形时,强度提高机制主要是晶界强化。2)塑性提高机制:室温下,复合材料强化的晶界会协调相邻晶粒间的滑移变形,使复合材料的塑性变形更加均匀;高温下,纳米颗粒钉扎晶界,一定程度阻止了晶界的滑移,但是依然可以通过不同晶粒之间的协调变形辅助高温塑性变形且比室温塑性变形更好。3)韧性提高机制:室温下,TiAl基复合材料韧化行为的提高主要通过纳米颗粒钉扎晶界散射裂纹扩展实现的;高温下,复合材料中会出现蜿蜒的断裂脊以及悬崖式的滑移形貌使裂纹扩展更加缓慢。