该文主要系统地研究了Ti49Al、Nb离子注入的Ti49Al合金以及Nb离子注入后经稳定化处理的Ti49Al合金在空气中的高温循环氧化行为.用增重法、带有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子谱仪(AES)、光电子能谱仪(XPS)等实验手段对氧化动力学、氧化产物、氧化层显微组织、注入元素的分布以及元素的价态进行了深入细致地研究,在实验的基础上分析了高温循环氧化机理.首次采用X射线衍射法测定了γ-TiAl合金和Nb离子注入的γ-TiAl合金氧化层中的内应力,并分析了内应力对高温循环氧化性能的影响.对Ti49Al合金高温循环氧化性能的研究结果表明,Ti49Al在1123K氧化140个循环氧化层未发生剥落.由于处氧化层中形成连续的Al<,2>O<,3>层,氧化速率降低,氧化层内均匀分布的孔洞使氧化膜的内应力不断松驰,使较厚的氧化层未发生剥落.在1173K合金的氧化速率迅速提高,氧化15个循环发生了明显剥落.从未剥落处氧化层形貌看,外氧化层中连续的Al<,2>O<,3>层破裂.实验结果表明,在1123K氧化层中压缩应力较小,而在1173K产生的压缩应力较大.Ti49Al在1173K氧化速率高,氧化膜厚度增加快,氧化过程中产生的较大应力难以通过氧化层和基体的变形得到松驰,导致了裂纹和缝隙,提高了氧化速度,使连续的Al<,2>O<,3>层破裂,进而导致氧化层剥落.研究表明:温度是影响循环氧化性能的重要因素.循环氧化过程中产生的较大应力对循环氧化性能有一定影响.对注入高剂量Nb离子(1×10<18>ion/cm<2>)的Ti49Al合金的循环氧化性能的研究结果表明,提高注入剂量,并不能有效的提高合金的抗循环氧化性能,其主要原因是提高注入剂量将引入更高密度的缺陷,同时产生溅射效应,增加了二次效应的影响,降低了Nb离子注入的主效应,不能进一步改善抗氧化性能.测定循环氧化过程中氧化层中TiO<,2>相残余应力的结果表明,无论注入Nb还是未注入Nb的Ti49Al合金氧化层中均存在压缩应力,氧化层在压缩应力作用下失效.氧化层均达到一临界厚度开始剥落,剥落发生在氧化层/基体界面处.未注入Nb的Ti49Al在1173K氧化速度高,氧化膜厚度增加快,较厚的氧化膜塑性变形难,应力的松驰主要通过在氧化膜中形成裂纹.因此,氧化层的主要剥落形式是先形成穿透氧化层的裂纹,而后从金属/基体界面剥落.Nb离子注入的Ti49Al由于Nb离子的掺杂,使氧化速率相对较低,在热循环过程中,氧化膜起皱、弓起,不断变形,因此其主要剥落形式是氧化层先与基体脱附再剥落.