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TiAl合金作为一种新型高温结构材料,其低密度、高强度、良好的高温蠕变抗力以及优异的高温抗氧化性能,在航空航天及汽车工业具有广阔的应用前景。但是TiAl合金铸态显微组织粗大,室温塑性不足,热机械加工能力较差,这些都严重制约了TiAl合金的发展和工程化应用。因此,为了改善显微组织,提高TiAl合金的热加工性能,本文设计了Ti-xAl-M（M为强β稳定元素）合金,通过改变合金元素的含量以及热处理条件,调控合金的显微组织。另外,设计了TiAl二元合金Ti-33Al、Ti-46Al、Ti-48Al、Ti-52Al以及Ti-43Al-3Mo合金,系统地研究了单相α2、γ、片层团（α2/γ）以及含β相合金的热处理工艺、室温和高温压缩性能以及组织演变特征。对Ti-xAl-M三元合金（M为强β相稳定元素V,Mo）进行了不同工艺的热处理实验。研究发现,仅通过降低Al含量而获得β相凝固的合金组织中不含β/B2相;Al含量较高时,添加β相稳定元素仍不能消除枝晶偏析。在合金淬火组织中,增加V、Mo元素或者降低Al元素含量可以发生马氏体转变。在双步热处理过程中,由于1320℃淬火的过饱和作用,合金经过1200℃随炉冷却后,组织将会同时析出β相和γ相,形成β+γ的混合组织。对Ti-33Al、Ti-46Al、Ti-48Al、Ti-52Al及Ti-43Al-3Mo合金进行不同温度的退火处理。可以发现,900℃能够防止晶粒长大,但是低于共析转变温度,对组织改善效果不理想。而1200℃高于共析转变温度能够显著改善铸态缺陷。因此,退火参数一般选择在较高温度保温较短时间,然后随炉缓慢冷却即可。其次,对退火后的合金进行室温压缩实验。通过热力学模拟实验,研究了α、β、γ相以及片层团（α2/γ）组织在不同温度下的流变应力和组织演变特征。研究发现,具有密排六方结构的α相不易发生动态再结晶。而γ-TiAl相高温变形后,变形组织主要由大量再结晶晶粒和少量亚结构组成。通过对Ti-46Al及Ti-48Al合金的高温压缩组织分析,可以发现片层团组织受到压缩应力后将会向弯曲、扭转,片层结构保持不变,应力传递到晶界处发生动态再结晶过程。随着变形量增大,晶界处的片层团开始被分解,并且γ片层首先发生球化再结晶,而α片层仍然保持原始取向。分析了Ti-43Al-3Mo合金在1100℃/0.05s-1/70%及1200℃/0.05s-1/70%条件下的流变应力和组织演变特征。随着温度升高,流变应力显著降低,这是因为高温下含有较多的β相,高温β相的晶体结构为体心立方结构,具有较多的滑移系。变形时,β相能够协调片层团发生变形,促进晶界的滑移,起到润滑剂的作用。