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近年来,高性能航空发动机向着高推重比、低能耗方向不断发展,作为核心机之一的压气机需要通过大幅提高单级增压比、降低零部件重量等举措以满足其使用性能,致使对压气机叶片的材料、结构强度和制造工艺等方面提出更高的标准。TiAl合金凭借低密度、高比强度和优异的高温性能等优点,在航空工业领域表现出势不可挡的发展潜力。目前,大部分TiAl合金由于室温脆性差仍需要在高温条件下锻造成形,但是其热加工性能（变形温度高、流动应力大）和抗微动损伤性能较差等问题在一定程度上阻碍了TiAl合金在压气机叶片上的应用进程。有研究表明,置氢处理工艺可以改善TiAl合金热变形能力,但是由于该方法在国内起步较晚,发展尚未成熟,通过该方法改善叶片成形特性的研究较少。因此,本文基于氢致TiAl合金增塑行为,对TiAl合金叶片进行置氢处理,以改善其热机械加工成形性能,实现氢对TiAl合金塑性变形过程中变形温度和应变速率的精确调控;并在此基础上,对航发压气机TiAl合金叶片进行微动摩擦学特性研究及有限元仿真分析和优化设计,为TiAl合金材料在航空发动机叶片上的应用奠定基础。首先采用置氢处理工艺（固态置氢法）对压气机叶片材料Ti-45Al-9Nb合金进行置氢处理,利用超高分辨热场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）和数显维氏硬度计等技术手段研究了氢影响TiAl合金叶片室温微观组织演化及硬度变化的规律。分析结果表明,氢可细化合金片层间距,促进合金内部组织α2→γ相及α2→B2相转变。此外,置氢合金的室温显微硬度相较于未置氢合金得到明显提高。然后,对未置氢与置氢Ti-45Al-9Nb合金在不同高温拉伸变形条件下的力学行为和微观组织演变规律进行深入分析,并分别建立它们的高温变形本构方程。结果表明,在相同的应变速率和变形温度下,与未置氢合金相比,置氢合金流动应力出现显著下降,即发生了氢致软化现象,并且在低应变速率和高变形温度下软化效果更加显著,当变形条件为1150℃/0.0004s-1时,氢致峰值应力下降率最大达到16.28%;氢致合金软化机制主要通过氢加剧了原子扩散运动,促进位错运动,进而促进合金层片发生弯曲变形、粗化、分解和碎化,从而使合金的动态再结晶提前发生。另外,氢降低了TiAl合金的热变形激活能,有助于改善其热塑性成形性能;接着,以高温拉伸变形后的未置氢和置氢Ti-45Al-9Nb合金为研究对象,采用球-盘点接触方式模拟叶片榫头与轮盘榫槽接触界面处的微动摩擦磨损特性。通过研究试样在不同法向载荷（Fn）和位移幅值（D）下切向微动磨损的运行行为和表面微观形貌,揭示了它们的磨损机理及置氢处理对其耐微动磨损性能的影响。结果表明,未置氢和置氢合金的微动运行区域均存在部分滑移区、混合区和滑移区,而且通过微动运行工况图发现置氢变形后的TiAl合金其混合区的区域范围向低法向载荷和大位移幅值方向偏移,滑移区的区域范围明显变窄,而部分滑移区的区域范围明显变宽。另外,与未置氢合金相比,置氢合金的平均摩擦系数和最大磨痕深度较低,而且其磨损机理主要以粘着磨损和磨粒磨损为主,而氧化磨损并不明显。总之,置氢处理显著改善了TiAl合金的耐微动磨损性能。最后,通过ANSYS Workbench构建了压气机叶片流固耦合仿真有限元分析计算平台,即对在离心力和气动压力共同作用下的压气机叶片进行了流体-结构一体化的有限元仿真。结果发现,在叶片榫部和叶根的过渡连接处出现了较为严重的应力集中现象,并且最大变形位移量发生在叶尖部位,其最大等效应力和变形位移值分别是357.38MPa和9.14mm。随后,根据仿真结果对叶片结构进行优化设计,使最大等效应力和变形位移分别降低了37.51%和40.04%,且叶片表面并没有应力集中现象,最大变形位移分布也有所减小。另外,通过约束模态分析方法研究了结构优化叶片的固有频率和相对应振动形式,发现叶片前六阶的激励频率很好的避开了各阶的固有频率,从而避免产生共振现象。