TiAl合金具有高的比强度、良好的抗蠕变及抗氧化能力,是航空、航天、能源及汽车工业等领域极具潜力的高温结构材料。对于热塑性有限的TiAl合金而言,挤压为一种适宜的开坏工艺。目前TiAl合金挤压用铸锭直径一般小于90mm,所得挤压棒材盲径10-20mm、长度约200mm,满足不了工程应用,迫切需要对大尺度的TiAl合金铸锭进行挤压开坯。TiAl合金的热加工性能较差,并且合金的组织演变、变形行为对变形条件极敏感,为较大尺寸TiAl合金铸锭的挤压开坯带来了困难。国外对大尺寸TiAl合金铸锭的挤压开坯已有一定的尝试,进行了单步挤压比为14的热挤压,获得了再结晶完全、晶粒尺寸细小的挤压棒材；而国内对大尺寸TiAl合金铸锭的开坯工艺尚未开展研究。由于TiAl合金的高温变形抗力较高,以国内现有挤压设备难以实现单步大变形量挤压,同时由于锭坯大、挤压耗时长,造成锭坯表层温降严重,易发生变形不均匀等的问题。采用多步、小变形量的挤压开坯方式,累计获得较大的挤压比,不仅可以缩短挤压时间,保证了挤压过程中锭坯内温度的均匀分布,有利于合金均匀的挤压变形,并且可以采用较小的挤压载荷实现大的挤压比。基于此,本文以“大尺寸TiAl合金铸锭挤压开坯变形行为与工艺研究”为题,通过高温热压缩实验,建立了高温流变本构方程,研究了TiAl合金锭坯在不同挤压工艺参数下的变形行为及各工艺参数对挤压变形行为的影响机理,确定出挤压过程中有利于TiAl合金锭坯均匀变形、流动的挤压参数,进而采用优化的工艺参数对200mmm直径合金锭进行了累计挤压比为15的两步挤压开坯,并评价所得的挤压组织、热处理全层片组织及综合性能。研究所获主要结果如下：用热压缩的方法研究了Ti-46.0Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni(at.%)合金在变形温度为1000℃-1200℃、应变速率为10-3s-1～100s-1条件下的热变形行为,依流变行为数据,构建了合金流变应力本构方程：lna=A+BlnZ,(A=1.86-73.92e+322.2e2-552.9s3+326.5e4, B=0.091+1.839ε-7.993ε2+13.495ε3-7.856ε4)。实验验证表明所构建的流变应力本构方程可以较好的描述真空自耗TiAl合金锭的高温流变行为；根据实际工况建立了合金锭坯转运过程中的温度场模型。实验验证结果表明,有限元计算结果与实测结果吻合较好,模型可用于合金有限元变形-传热的耦合数值模拟。研究了挤压比对合金挤压变形行为的影响,结果表明增大挤压比有利于变形向棒材心部深入,当挤压比达15时,变形贯穿合金棒材,但预测所需挤压载荷达7500吨,国内挤压设备尚无法实现。挤压比超过7时,锭坯内径向流速分布不均匀,增大挤压比,金属流动的不均匀性进一步增大。采用两步挤压方法可用较低的挤压力获得较大的累计挤压比,且有利于挤压过程金属流动的均匀性。两步挤压比分配研究表明,分配方式对所得挤压棒材温度场分布影响不大,对应变场有一定的影响,而对应变速率场影响较大。采用3.5+4.3的两步挤压比分配时,挤压棒材中应变场和应变速率场分布较为均匀。研究了挤压模具的模角、挤压速度、坯料预热温度对两步挤压变形过程的影响,揭示了工艺参数对挤压过程中应力-应变场、温度场及流动行为的作用机理。结果表明,工艺参数对第二步挤压过程的影响程度略小于第一步,但影响规律相近。较小的模角有利于挤压过程中金属的均匀流动及应变场的均匀分布,但由于小模角时模具锥面面积较大而造成摩擦力大,使得模具出口位置棒材表层存在拉应力区,增大了挤压棒材表面的开裂倾向；模具锥角超过700后,挤压过程中锭坯呈现分层流动趋势、金属流动不均匀,且挤压后期锭坯内出现流动紊乱。低速挤压时,变形集中在模具出口拐角处,变形不均匀；随挤压速度的增大,锭坯内变形分布均匀性明显改善,模具出口拐角处的应变集中程度减小,但模具出口位置棒材表面的拉应力呈增大趋势；较高的锭坯预热温度增大了模具拐角位置锭坯应变集中的程度,使应变场分布的不均匀性增大。较高的锭坯预热温度使挤压棒材表面拉应力呈上升的趋势,挤压过程中锭坯内速度场分布也趋于不均匀。应用有限元模拟优化的挤压工艺参数,成功地对200mm直径TiAl合金铸锭进行了累积挤压比15的两步挤压开坯,获得了外观良好、内部无裂纹的挤压棒材,棒材直径为45mm、长度接近1000mmm,所得挤压组织再结晶完全、晶粒尺寸细小,挤压棒材径向、轴向组织均匀、一致,表明挤压比为15时挤压变形深入至锭坯心部,锭坯心部的铸造组织得到了充分的破碎,也表明挤压过程中变形、流动较为均匀。研究了挤压TiAl合金流线的组成以及形成机理,测定了合金的挤压织构。结果表明,合金挤压棒材中的流线是由尺寸细小的γ相、α2相晶粒沿着挤压方向连续分布而成。其成因是由于铸锭中A1元素的显微偏析使不同位置α2相的含量有所不同,导致其对γ晶粒长大的钉扎作用也有所差异,这种差异造成了细晶带与粗晶带,即宏观下可视的挤压流线。TiAl合金挤压织构为：<011>//ED,<101>//ED (ED为挤压方向),由此挤压棒材轴向塑性较高,径向塑性较低。挤压TiAl合金热处理后可获得晶粒尺寸细小、均匀的全层片组织,经测定其综合力学性能优异。