TiAl金属间化合物具有低密度、高比强度、高弹性模量、良好的抗蠕变以及抗氧化能力等特性，有望用于航空、航天、能源及汽车的高温结构件。目前，铸态Ti-Al金属间化合物大多存在晶粒粗大、室温塑性低、加工性能差以及高温抗氧化性明显不足，仍然是其实用化的主要障碍。合成方法和工艺决定了其结构和性能，合适的方法配合恰当的工艺，是获得晶粒细小、性能良好的Ti-Al金属间化合物的关键。 Al<,2>O<,3>颗粒熔点高、化学稳定性好、强度和弹性模量高，且与TiAl金属间化合物的热膨胀系数较为接近，二者具有良好的化学、物理相容性，是增强TiAl金属间化合物最有效的增强体之一。网络交叉复合材料(IPCs)，因能引入三维连续网络结构增强相，其独特的增强相结构有助于改善高温性能，提高机械强度和韧性，显示了其潜在的优势。原位合成工艺由于易于获得细化的基体晶粒、清洁的第二相界面且对第二相的数量及分布能够进行控制，从而提高了产物组织的稳定性和力学性能，因而在制备工艺的选取时倍受研究者的重视。 本文采用固态置换反应原位合成工艺，利用Al-Ti-TiO<,2>-Nb<,2>O<,5>系的放热反应，获得了三维连续网络结构增强相强化的TiAl复合材料；采用差热分析法(DTA)研究了Al-Ti-TiO<,2>-Nb<,2>O<,5>系的反应过程；借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱分析(EDS)以及光学显微镜(OM)测试，分析了产物的相组成、晶粒大小和微观形貌；通过热重分析实验，分析了试样的抗氧化性能。同时，研究了不同工艺条件下合成产物的力学性能变化，并探讨了其韧化机理。 DTA结果表明：Ti-Al、Al-TiO<,2>以及Al-Nb<,2>O<,5>的反应均经由多个中间反应直至最后完成。Ti-Al-TiO<,2>系782℃和950℃处的两放热峰对应了Ti-Al系755℃和Al-TiO<,2>系915℃处的放热峰，滞后是由于反应初期TiO<,2>的稀释作用。由于Al-Nb<,2>O<,5>直接置换单质Nb的反应在铝熔化之前即可发生并释放大量热能，该热能促进了前期和后期反应，易于实现低温致密化烧结，且造成TI-Al-TiO<,2>-Nb<,2>O<,5>系放热峰前移，单质Nb和Al液反应最终形成了NbAl<,3>。 57．46Ti-36.78Al-5.76TiO<,2>-nNb<,2>O<,5>系经1200℃烧结保温60min后，其合成产物的物相检测结果表明：产物由TiAl、Ti<,3>Al、Al<,2>O<,3>以及NbAl<,3>相组成。微观结构分析表明：Al<,2>O<,3>颗粒分布于基体交界处，存在一定的偏聚，并沿晶网状分布。Nb<,2>O<,5>的引入，使Al<,2>O<,3>颗粒呈弥散状分布，并细化了基体晶粒。OM分析表明：当Nb<,2>O<,5>掺杂量为6wt％时，基体组织主要由半连通状的α<,2>/γ层片晶团组成，晶团平均尺寸为1.5μm，基体交界处的连通状．Al<,2>O<,3>颗粒的平均尺寸约为1.4μm。随Nb<,2>O<,5>掺杂量的增大，层片晶团尺寸逐渐减小。力学性能测试表明：产物的密度、相对密度和洛氏硬度随Nb<,2>O<,5>掺杂量的增大而增大；抗弯强度和断裂韧性呈峰值变化，在Nb<,2>O<,5>掺杂量为6wt％时，达到最大，分别为398.5MPa和6.99MPa-m<1/2>。 不同工艺参数的研究结果表明：①升高烧结温度，综合力学性能降低；②缩短保温时间，抗弯强度明显增大，断裂韧性略微降低；③延长混合粉的球磨时间，综合力学性能大幅度提高。此外，43.9Ti-38.6Al-17.5TiO<,2>-nNb<,2>O<,5>系和57.46Ti-36.78Al-5.76TiO<,2>-nNb<,2>O<,5>系的合成产物相比，因前者中Al<,2>O<,3>的生成量较高，其抗弯强度远远高于后者的，将近642MPa，断裂韧性略微降低，约为6.69MPa·m<1/2>。 研究表明，本体系复合材料增韧的方法大致为四种，即：①细晶增韧；②Nb<,2>O<,3>对双相基体的调控作用；⑨残余应力场增韧；④裂纹偏转与裂纹桥接增韧。 抗氧化性能分析表明：加入Nb<,2>O<,5>后，材料的氧化抗力明显改善，初始氧化动力学符合线性规律，断续氧化动力学则符合抛物线规律。高温氧化产物的表面均未形成均一的保护性．Al<,2>O<,3>膜，但高温氧化形成的富Nb<,2>O<,5>和Al<,2>O<,3>的复合氧化物层，具有阻碍Ti元素扩散的作用。适量Nb<,2>O<,5>的加入，增加了Al的活度，抑制了TiO<,2>的生长，促进了Al<,2>O<,3>保护层的形成。同时，α<,2>相的存在能够显著增加．Al<,2>O<,3>的稳定性，提高了产物的抗氧化性能。过量Nb<,2>O<,5>的加入，促进氧化物分层，发生氧化膜脱落等，反而降低了产物的抗氧化性能。