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航空工业是我国目前大力发展的热门方向之一,开发高比强度的高温结构材料和其先进制备加工技术是实现现代航空技术快速发展的关键途径。Ti2AlNb基合金由于其具有优异的高温比强度、高温抗蠕变性能以及较高的断裂韧性,因而被认为是替代传统镍基高温合金最具潜力的材料。然而Ti2AlNb基合金变形困难,加工性能差,通过传统的加工方法很难制备出具有复杂结构的零部件。选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技术是一种新兴的先进增材制造技术的一种,其在制备具有复杂结构Ti2AlNb基合金零部件方面具有巨大的优势。目前针对选区激光熔化制备SLM成形Ti2AlNb基合金方面存在着四个方面关键性科学问题:一是原始粉体与激光的作用机理;二是SLM成形Ti-22Al-25Nb合金的力学性能强化机理与物相演变内在机制;三是SLM成形工艺参数对打印态合金的微观组织与力学性能的作用机理,四是热处理对Ti-22Al-25Nb增材构件物相、组织和力学性能的影响机制。因此本研究将针对上述四个科学问题进行研究。旨在通过SLM方法解决Ti2AlNb基合金难加工的问题,获得适用于航空领域的高性能Ti2AlNb基合金。首先揭示了Ti-22Al-25Nb合金的粉体与激光的相互作用机理。通过X射线光电子能谱确定了表层的氧化物的类型及沿深度方向的分布规律,即粉体从最外层到粉体内部的结构依次为:Ti O2+Nb2O5/Ti O2+Nb2O5+Al2O3/Al2O3/Ti-22Al-25Nb。基于现有模型,计算了粉体表面氧化物层对激光吸收率的影响,发现粉体表层的氧化物结构可显著提高粉体对激光的吸收率。在此基础上,进一步研究了SLM成形参数（搭接间距和激光功率）对打印过程致密化行为的影响,建立了工艺参数与成形致密度的工艺图,确定了获得最佳致密度的工艺参数,当激光功率为140 W,搭接间距为0.12 mm时,可获得最高致密度为99.93%。采用多种分析表征方法研究了打印态合金的微观组织、物相特征及其力学性能,并重点探究了打印态合金的力学性能强化机理及打印过程中的物相演变机理。首先采用扫描电子显微镜确立了平行于和垂直于打印方向的微观组织生长特征,发现熔道所呈现的胞状或近平面状组织特征与平行于打印方向的组织生长特征及相邻熔池的热流方向及温度梯度有着直接的关系。打印态合金表现出了优异的室温强度（960.02 MPa）和塑性（22.73%）。打印态合金获得优异性能的主要与以下两个方面的组织特征有关:（1）高密度的位错网格,（2）合适的物相组成,即无序的β相基体,纳米尺寸的O相以及无脆性α2相的析出。通过原位激光加热同步辐射,电子背散射衍射以及Thermal-Calc模拟等方法确定了SLM过程中Ti-22Al-25Nb合金的相变机理:B2相首先从熔融液体中析出,部分B2相在890℃附近在剪应力的作用下,沿着（110）[（?）11]方向通过位移型剪切相变转换成中间结构的亚稳态B19相,而B19相进一步发生化学有序化形成O相;由于α2相一般可认作为分解性产物,所以SLM过程较高的冷却速率抑制了它的形成。在以上研究基础上,进一步探究了SLM工艺参数（搭接间距和激光功率）对打印态合金微观组织与力学性能的影响机理。建立了工艺参数-微观组织-力学性能之间的对应关系。通过对熔池内部的温度场的模拟,明确了微观组织随工艺参数的变化潜在原因。研究发现通过增大搭接间距可降低热输入并增大相邻熔池的温度梯度,从而增加了位错密度、O相含量并细化了晶粒,因此改善了力学性能,但过高的搭接间距将会导致相邻熔道之间出现冶金不良的现象,从而恶化了材料的性能。激光功率则主要通过影响热输入来控制晶粒度,但对位错密度和O相含量影响不大。为提高打印态合金的高温力学性能和高温组织稳定性,探究了打印态合金的热处理过程,主要研究了固溶和时效处理对打印态合金微观组织和力学性能的影响机理,重点揭示了热处理态组织与力学性能的对应关系及热处理过程中的相变机理。研究发现,热处理态样品的力学性能主要取决于析出相类型、形貌及其体积分数、晶粒尺寸、氧含量等。针状O相可显著提高打印态合金的强度,但对塑性不利;棒状O相可同时改善室温及高温塑性与强度。晶界α2和较细的针状组织以及较高的氧含量是热处理态样品塑性差的主要原因。固溶态样品的高温组织稳定性较差,时效态样品表现出了优异的高温组织稳定性。确立了热处理过程中的相变机理,分别为:（1）由晶格失配和浓度梯度决定的魏氏组织的析出;（2）形成在B2和α2相之间并与之保持着共格关系的Rim O相;（3）取决于浓度梯度的沿晶界的不连续析出的胞状O相和无序的β相;（4）由于B2/β和O相之间较低的自由能成分曲线所导致的在加热过程中发生的组成不变相变。综上,本文采用SLM的方法成功制备了Ti-22Al-25Nb合金,并重点解决了Ti-22Al-25Nb合金SLM成形及后续热处理过程中的一些关键性科学问题,例如力学性能强化机理,相变机制等。本研究为实现制备高性能Ti2AlNb合金提供了理论指导和新思路,促进了选区激光熔化技术在航空领域工业化应用。