Ti Al合金密度低、比强度高,且有着良好的高温抗氧化和抗蠕变能力,因而在航空航天、工程制造等领域得到了广泛的应用。其中定向凝固制备的Ti Al合金铸件由于其显微组织得到细化且定向排列,在一些特殊领域更是用途广泛。然而,由于铸造过程中Ti Al合金熔体具有很高的活性,几乎会与所有已知的铸型材料发生不同程度的界面反应,导致在铸件表面形成污染层,进而劣化了Ti Al合金铸件的内部及表面质量。这使得Ti Al合金的生产成本变高,后续处理工艺也会更加复杂,是一个亟待解决的问题。本文采用不同涂层,通过改变Nb和Al元素的含量,对合金与涂层界面处的微观组织、元素分布、物相及硬度分布等进行检测,进而得到不同界面反应的程度由大到小对应的涂层依次为:Zr O2>Al2O3>Y2O3。这说明界面反应程度不仅与涂层材料的热力学稳定性有关,还在很大程度上受到其在高温熔体中的溶解性影响。此外,合金中Nb元素含量的增加增强了熔体的活性,增加了界面反应的程度,进而增大了界面反应层厚度。而Al元素的变化规律却与Nb元素的相反。在界面反应过程中,存在界面处物相的溶解和元素的扩散,进而在凝固后在界面处形成了一系列新相,并在偏合金一侧形成了固溶体,导致铸件表面硬度梯度的形成。本文还通过标准生成自由能公式比较了1873K下不同氧化物的标准生成自由能,发现三种涂层的标准生成自由能从大到小依次为:Zr O2>Al2O3>Y2O3。表明Y2O3的稳定性最好,最不容易分解;Al2O3次之,而Zr O2最容易分解,与实验结果相符。此外利用Meidema生成热模型对Ti-Al-Nb三元体系的活度做了计算后发现,Al含量范围为46%-50%时,Al含量越大,相应体系活度值反而降低,基本呈线性关系,说明在此范围内Al元素的加入能够降低合金熔体的活性;Nb含量范围为2%-9%时,Nb含量越大,相应体系活度值越大,近似成二次指数关系,说明在此区间Nb元素的加入能够显著提高合金熔体的活性。在实验和计算的基础上,采用Materials Studio软件对Ti Al合金与不同涂层间的界面反应进行了分子动力学模拟。采用Discover模块得到了Ti Al合金与不同涂层的结合能以判断界面反应程度,模拟结果与实验结果相符程度较好。此外,使用Forcite模块对不同涂层对应的氧原子扩散系数进行计算后发现,三种涂层中Al2O3对应的氧原子扩散系数最大,其余两种涂层对应的相当,说明Al2O3对应的以化学反应为主,其余两种以溶解扩散为主。