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随着航空航天技术的迅速发展,各种新型飞行器飞行速度和距离的提高,人们对轻质、高强、耐热材料提出了越来越高的要求。在已开发的众多新型高温结构材料中,铌基高温合金以低密度及较高的承温能力等优良性能受到了越来越多的关注。铌合金需要在保持自身强度较高和易于成型这些优于先进非金属材料和复合材料性能的基础上,进一步提高其综合性能。本课题设计并制备了一种轻质高强的Nb-Ti-Al合金,并以此为基础,借助光学显微镜(OPM)、X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),电子能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)等手段,研究了合金各个状态的组织；描述了合金再结晶行为和晶粒长大行为；建立了合金的高温稳态流变应力模型；分析了合金的氧化行为。得出以下结论：(1)Nb-Ti-Al合金为体心立方结构的p单相合金,室温塑性较好,变形和退火过程中出现纤维组织和退火孪晶,合金冷轧态室温强度较高,塑性较低,再结晶退火后强度降低,塑性增加,断口组织主要为韧窝。(2)Nb-Ti-Al合金静态再结晶晶粒体积分数与保温时间的关系可用Avrami方程进行描述,结合实验计算,得出当合金变形量为40%,50%,60%和70%时,再结晶激活能分别为274.05kJ/mol,246.21kJ/mol,230.55kJ/mol和198.45kJ/mol,随着变形率的增加,再结晶激活能逐渐减小。(3)引入等温条件下的晶粒长大模型,通过实验和计算,得出Nb-Ti-Al高温合金的晶粒长大方程。随着温度的升高和保温时间的增加,晶粒的尺寸显著增加。(4)研究了Nb-Ti-Al合金的高温压缩变形。在应变速率为0.01～10s-1、变形温度800℃～950℃的变形条件下,合金的高温变形行为强烈地受变形温度和应变速率的影响。当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大,而在恒应变速率条件下,真应力水平随温度的升高而降低。(5)利用Zener-Hollomon参数建立了Nb-Ti-Al合金的双曲正弦流动应力本构方程模型,获得了相应的热变形激活能和材料参数。Nb-Ti-Al合金的热变形激活能值为437.05kJ.mol-1。(6)研究了Nb-Ti-Al合金的高温氧化行为。Nb-Ti-Al合金的氧化层分为3层,外层为灰黄色的疏松氧化物,组成为TiNb2O7、TiO2、 A12O3和Nb2O5,中层为致密的黑色氧化物,组成为NbO、Al2O3、 Al-Ti-O2和Nb2O5,内层发生了选择性氧化,氧化物组成为A12O3、 TiO和Ti2O,未发现Nb的氧化物。随着氧化时间的延长,外层氧化物晶粒长大明显,氧化增重方程为ΔM1.066=7.202·t。