TiAl基合金不但强度高,密度低而且具有良好的抗氧化、耐高温性能,被视为理想的航天材料。然而,TiAl基合金脆性极高、热加工变形能力差以至于很难对其进行塑性加工,限制了其在工业领域的应用。而Nb具有很好的高温强度和良好的低温塑性,将其加入TiAl基合金中作为粘结相制备出复合材料,无疑是提高TiAl合金室温塑性的极佳选择。TiAl合金与Nb在形成复合材料的过程中依靠的是扩散反应的进行,形成的界面微结构和性能对复合材料物理和力学性能起着决定性作用。因此能够准确掌握扩散进度,反应产物以及反应速度是十分重要的。本文通过粉末冶金技术,分别以高纯度Nb块和Nb粉为原料与雾化法制取的Ti-47Al-2Cr-2Nb粉末完成了两种TiAl/Nb复合材料的制备。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）等测试分析方法,对在真空高温管式炉中经过不同参数热处理试样的微观结构、元素分布等进行了系统研究。以生成产物的厚度表征反应进行的程度,建立起表达反应程度与时间、温度之间关系的反应动力学方程。通过热模拟压缩实验、室温拉伸实验对材料的力学性能进行分析,对Nb相在变形过程中的强化机理进行探究讨论。主要内容如下:通过粉末冶金方法制备的TiAl-9%Nb复合材料分别在1160℃-1320℃范围内进行真空热处理,对其热扩散组织进行了表征。发现原始组织内部TiAl颗粒基本没有发生形变,分散在Nb粉末烧结成的连续区域中;升高热处理温度以及保持更长热处理时间,都能促进组织中元素的扩散;在扩散反应进行初期,主要扩散元为Al元素与Nb元素,当Nb单质未扩散完全完时,其周边较为稳定的扩散层内相组成多为σ-Nb2Al+O-Ti2Al Nb+γ-TiAl;扩散过程可以分为初期扩散阶段、反应扩散阶段、稳定区生成阶段;通过扩散反应最终可以形成TiAl单质区、TiAl扩散区、TiAl反应稳定区、Nb反应稳定区、Nb扩散区、Nb单质区的组织结构类型。通过对Nb块与TiAl粉末进行烧结得到的清晰界面试样,在1120℃-1320℃温度下进行热扩散实验,发现Nb块与TiAl粉末烧结试样之间的扩散进行时,Nb元素更易于向TiAl相中扩散,在TiAl组织侧形成尺寸较大的稳定扩散区。计算得到TiAl-Nb扩散反应产物总厚度的生长动力学方程,其动力学常数为0.2,反应激活能为647.4 k J/mol。通过热模拟压缩实验发现材料的真应力-应变曲线均包括:硬化上升、软化下降、趋于稳定三个阶段。升高压缩温度和降低应变速率都会使材料的应力峰值有所降低,在1000℃、0.001s-1的压缩参数下有最小的应力峰值为350.3MPa,在800℃、0.01s-1的压缩参数下有最大的应力峰值为666.11MPa;原始TiAl颗粒与Nb相之间生成了大量的γ-TiAl/α2-Ti3Al层片状组织;试样中Nb相承担了较大的变形量,在压缩试样的中心部位出现了绝热剪切带,层片状的γ/α2脆性组织发生了弯折变形,在层片状相界面处出现了微裂纹,会成为材料破坏的起始位置。Nb相成分的加入改善了材料在室温下的变形能力,在室温拉伸实验中,试样的抗拉强度略有下降,但是材料的延伸率达到了3.4%。