以金属间化合物Ti₂AlNb为基础发展而来的Ti-Al-Nb系三元合金在比强度、密度、高温强度以及抗蠕变性能等性能上都有着优异的表现,这主要归功于其中正交有序相Ti₂AlNb带来的强化作用。这类合金由于室温下较脆,其实际使用仍然受限。Ti₂AlNb基合金的微观结构对于热处理工艺十分敏感,因此对于其热处理工艺的研究十分重要。鉴于此,本文研究了名义成分为Ti-22Al-25Nb在不同热处理条件下的微观结构及性能变化。根据热分析结果选定了从单相区固溶,并研究了冷速对于合金中析出相及硬度的影响,进而着重研究了在缓冷过程中强化相的析出机制。最后采用不同的热处理工艺制备出不同初始组织的合金,研究了微观组织对抗蠕变性能及拉伸性能的影响,最后比较了650℃长期时效前后合金微观结构以及拉伸性能的变化。其主要的结论如下:（1）控制冷速能有效控制合金组织内O相和α₂相的析出,B2的含量与冷速间基本满足线性关系。当冷速低至20℃/min时,晶界处α₂相生长为连续的粗板条。冷却速度大于40℃/min时,可以有效地抑制α₂相在晶界上的析出。（2）缓冷过程中,B2→α₂相变过程存在着切变前驱体,α₂相倾向于在前驱体处形核。这种前驱体配合Nb扩散形成的浓度梯度会形成核壳结构。（3）在（O+B2+α₂）或者（B2+α₂）相区保温会极大的促进晶界上α_GB和向晶内平行延伸的α_WGB的长大,这对合金的室温韧性有害。（4）高温单相区固溶带来的晶粒长大会极大的损害材料的室温韧性,但会降低蠕变过程中晶界迁移速率。双态型O+B2结构的室温韧性最佳,但抗蠕变性能最差。（5）在650℃长期时效过程会发生α₂相的分解,β/B2相从O相基体中的再析出以及不连续脱溶反应B2→β+O。