TiAl合金由于具有高比强度、耐高温和低密度等优点,使其在航空航天,医疗器械以及汽车部件等领域具有广阔的发展前景。裂纹是导致TiAl合金失效的重要因素,涉及到人们的生命和财产安全,因此揭示裂纹扩展规律对于有效抑制裂纹和预测疲劳寿命都具有重要意义。在微观尺度中,其缺陷在外界条件的作用下会使得介观组织产生损伤,并进一步演化为宏观裂纹,导致材料的失效和破坏并影响其使役性能。为此,需要通过一种方法将微观缺陷、介观晶体损伤和宏观断裂有机的结合在一起,进而从定量与定性两方面解释其中的断裂机制,以更有效的进行微观属性和宏观性能之间的预测。因此,本文建立了TiAl合金的两两尺度间耦合的多尺度模型,分析了微观尺度到介观尺度和宏观尺度下的裂纹扩展行为,并通过宏观尺度的应力强度因子与实验结果进行比较,具体工作如下:1.从实验中统计了TiAl合金的晶粒分布状况,采用Voronoi镶嵌方法生成了多晶TiAl合金介观模型。利用代表性体积单元理论设定了有限元模型中的周期性边界条件,并通过Python二次开发将该理论成功的施加在Voronoi镶嵌模型中;讨论了三种不同断裂形式之间的区别,选定了研究所需要的张开型（I型）裂纹扩展类型,并以此建立了紧凑拉伸试样（CT）标定模型。此外,基于内聚力理论实现了有限元模型中的内聚力区域断裂模拟。2.研究了TiAl合金中两相晶胞的原子堆积和排列方式的影响,确定了两个界面的晶向排布。利用分子动力学（MD）建立了真孪晶（TT）γ/γ界面和α2/γ界面的模型。在两个模型中都施加了张开型裂纹加载方式,并分别对相同温度（300K）下γ/γ界面在无初始缺陷、含钝裂纹和钝裂纹+中心孔洞条件以及不含初始缺陷的α2/γ和γ/γ界面在1K,300K和500K温度下进行模拟,得到相应的裂纹扩展行为并分析了其断裂机制。根据内聚力理论中的牵引-分离（T-S）关系提取了界面上的内聚力本构参数,并讨论了本构参数之间的差异。3.通过几何相似性得到了介观多晶有限元模型,并将不同条件下的内聚力本构参数耦合到该模型中,得到了其不同缺陷和不同温度下的临界应力断裂云图以及拉伸断裂关系曲线;阐述了不同条件下的界面参数对单相多晶和双相多晶的沿晶断裂影响,并分析了单/双相多晶的断裂行为之间的区别;根据连续介质力学建立了宏观有限元模型（FEM）,通过对紧凑拉伸试样的模拟给出了力-位移响应曲线并得到了材料的断裂韧性,用以验证该模型的有效性,并阐明了不同缺陷和温度对裂纹断裂韧性的影响。