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TiAl金属间化合物因具有低密度，较高的强度及刚度、较好的室温及高温力学性能而被认为是航空业、汽车制造业、涡轮发动机潜在的轻质结构材料。但是，室温脆性及高温强度不足严重限制了TiAl金属间化合物的广泛应用。本研究采用第二相增强结合固溶强化提高TiAl金属间化合物的综合性能。本文采用原位反应合成工艺，热压烧结辅助，分别制备了TiAl/Al2O3、TiAl/Ti2AlC及TiAl/Ti5Si3复合材料。采用X-射线衍射分析（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）等方法来系统的研究了不同体系的物相组成及反应过程，并研究了不同添加物含量对复合材料的微观结构、晶粒大小和力学性能的影响，同时对材料的断裂机制及强韧化机理进行了研究。DSC结果表明：各系统的反应均是经过多个中间反应直至最后而完成的。Ti-Al体系的放热反应加速了Al与氧化物的反应，同时放出大量的热量；促进Al-Nb2O5及Al-Cr2O3铝热反应的发生，置换出单质Nb和Cr并释放大量热能，该热能促进了系统的整体反应，从而降低了体系的反应温度，利于实现在较低温度下烧结，且造成体系放热峰前移。置换出的单质开始固溶于基体，而后与Al发生微合金化。而Ti-Al-C与Ti-Al-Si体系的反应初期为Ti-Al之间的固相反应，而第三元素的添加活化了该反应从而达到降低体系反应温度的目的。各体系均经1300℃烧结后保温2h，所合成产物的XRD测试显示，Ti-Al-Nb2O5体系产物由γ-TiAl，α2-Ti3Al，Al2O3以及少量的NbAl3相构成。Ti-Al-Cr2O3体系产物由γ-TiAl，α2-Ti3Al， Al2O3以及少量的含Cr相构成。Ti-Al-C与Ti-Al-Si体系的主要物相组成为γ-TiAl，α2-Ti3Al及增强相（Ti2AlC/Ti5Si3）。微观结构分析表明：随各增强相含量的增大，颗粒逐渐增多，呈细小弥散分布且主要位于基体的晶界处，阻碍基体的长大，使基体晶粒尺寸减小。当添加量超过最佳含量时，第二增强相陶瓷颗粒存在一定的团聚。物理及机械性能测试结果表明：随着增强相含量的增大，产物的密度和维氏硬度也随之增大；而抗弯强度和断裂韧性呈峰值变化，当Cr2O3加入量为4.47wt%时，Al2O3颗粒的平均尺寸小于2μm，（Ti,Cr）Al/Al2O3复合材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大值634MPa和9.78MPa·m1/2；Nb2O5掺杂量为6.62wt.%时，TiAl/Al2O3复合材料抗弯强度和断裂韧性达到最大值，分别为624MPa和6.63MPa·m1/2；C含量为0.44wt.%时，TiAl/Ti2AlC复合材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大值426.41MPa和10.03MPa·m1/2；当Si含量是1.30wt.%时，TiAl/Ti5Si3复合材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大值685.67MPa和9.02MPa·m1/2。材料的主要强韧化机制为第二相强化、晶粒细化和裂纹的分支、桥联与偏转增韧、固溶及微合金化强化。