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γ-TiAl合金具有密度低、高温强度好、良好的抗氧化性和抗蠕变性等优异的性能，在航空、汽车的高温部件中得到应用，是一种很有发展前途的高温结构材料。γ-TiAl合金中的α<,2>/γ片层组织对提高合金的断裂韧性和高温蠕变抗力，降低疲劳裂纹扩展速率起到重要的作用。但以前的实验结果表明：γ-TiAl合金中的片层组织在高温暴露和应力作用下变得不稳定，会发生连续或不连续粗化，这会损害合金的蠕变和疲劳性能。而用于发动机部件的γ-TiAl基合金主要处于交变机械载荷和周期性温度变化环境下，因此研究合金在高温和应力作用下的组织稳定性对其使用的安全性具有重要意义。
本论文旨在通过各种加载和温度变化方式系统地研究具有双态组织和全片层组织的Ti-47Al-5Nb合金在等温热暴露、等温单向加载、等温交变加载、变温交变加载条件下α<,2>/γ片层组织热不稳定性规律，以及温度和应力对组织热不稳定性的影响，分析组织变化机制。实验所选择的温度为550℃、650℃、750℃，加载方式分别为拉伸、等温低周疲劳、热机械疲劳，包括温度与载荷同步变化(IP方式)和温度与载荷反相变化(OP方式)。利用光学显微镜和透射电镜观察组织形态、α<,2>/γ片层界面和各种微观缺陷的变化，同时进行各相的成分分析。通过上述实验得出以下结论：
1．γ-TiAl合金无论是否受力，在相同时间内，实验温度越高，α<,2>/γ片层组织变化就越显著。在等温条件下其组织变化方式主要表现为部分α<,2>相溶解，γ片层粗化和等轴晶化。在热机械疲劳条件下，其组织表现为大部分α<,2>相溶解，γ片层再结晶和初始等轴γ晶粗大化。
2．全片层组织的片层团域交界处是片层优先发生粗化的位置，同时在此处有次生片团的形成，而双态组织则没有这样的变化规律。在相同条件下，双态组织的热稳定性好于全片层组织，这主要是因为双态组织在经过α+γ两相区保温后，在随后的冷却过程中所形成的α<,2>相体积分数以及α<,2>和γ片层中的Al浓度更接近于热力学平衡值，因而组织处于热力学比较稳定状态。
3．在等温条件下，施加单向拉伸载荷或拉压交变载荷均促进α<,2>/γ片层组织的变化，这归功于γ相中产生的大量位错和孪晶与α<,2>/γ片层界面相互作用，构成了Al原子的扩散通道，促进α<,2>相分解。
4．在热机械疲劳中，温度与载荷的交替变化相叠加比单纯载荷交替变化造成α<,2>/γ片层组织更加严重的热不稳定性。组织上的不稳定性能强烈降低合金的低周疲劳寿命。