TiAl基合金作为一种新型的轻质高温结构材料,具有低密度、高比强度、高比模量、优异的抗氧化、阻燃性及抗蠕变性能等优点,在航空、航天、船舶和汽车等领域具有广阔的应用前景。通常金属多晶体的晶界厚度很小,但往往对多晶材料的力学性能有较大的影响。本研究将晶界及其影响区综合看作是具有一定厚度的界面层,认为晶界是一个与晶粒内部相区别的承受变形和应力的区域,并赋予晶界特定的本构模型,建立能够有效描述晶界力学行为的计算模拟体系。进而,本研究采用晶体塑性有限元方法(CPFEM),同时考虑位错滑移、形变孪晶和晶界效应,建立具有不同晶界厚度与晶界取向差角度的γ-TiAl双晶体模型和考虑两种晶界类型的γ-TiAl三晶体模型,通过Abaqus/UMAT平台进行数值实现并编写子程序。研究变形过程中晶界和晶粒取向对双晶体和三晶体塑性微观变形机制的影响。主要内容如下:室温下γ-TiAl双晶拉伸变形受到晶粒取向与晶界的影响,晶粒取向一定时,适当增加晶界厚度不仅可以有效协调晶界两侧相邻晶粒的塑性变形,而且能够提高材料整体的塑性变形能力。晶界影响区域一定时,小角度晶界较于大角度晶界,不论是两个晶粒内还是晶界内,都表现出较好的协调性,双晶体的塑性变形更加均匀。对考虑两种晶界类型(几何晶界和物理晶界)的γ-TiAl三晶体进行拉伸模拟。结果表明:考虑几何晶界时,在三晶体的拉伸中,三叉晶界处不一定出现应力集中,考虑物理晶界的三晶体中三叉晶界处均出现了应力集中现象。在考虑物理晶界的模型中发现三晶体的塑性变形不仅仅来自晶粒,晶界区域也会发生塑性变形,而晶界作为多晶材料中不可或缺的一部分,所以建立考虑晶界性质的计算模型可以更有效地描述γ-TiAl多晶的微观塑性行为。双晶体中,受Schmid因子的影响,晶粒内滑移系的启动状态与软硬取向关系很大。与双晶体相比,三晶体中各晶粒内滑移系的激活不仅仅取决于滑移系的Schmid因子的大小。晶粒的形状、各晶粒的相对位置以及同一晶粒内各滑移系之间的相互作用均影响滑移系的当前强度及滑移系的分切应力,从而影响晶体的塑性行为。