TiAl金属间化合物以其特有的密度相对较小、耐磨性能优异、比强度以及比模量高和高温性能好等优点，使其在航空航天以及汽车构件等应用中具有很好的前景。目前，铸态Ti-Al金属间化合物存在室温塑性和断裂韧性低以及高温强度和抗氧化性不足等问题，乃是其广泛应用的主要障碍。Ti-Al金属间化合物的合成方法及制备工艺决定着材料的力学性能和内部组织结构，材料复合化及元素微合金化，都能起到改善晶粒尺寸、优化材料性能的作用。在TiAl基体材料中引入第二相能够有效提高材料的综合性能。而Al₂O₃是一种具备了多项优异性能的陶瓷体，十分适合用来作为增强增韧TiAl金属间化合物的增强相。目前已有研究表明通过在Ti-Al-TiO₂体系中添加Cr₂O₃、Fe₂O₃、Nb₂O₅、Ho₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Er₂O₃等金属氧化物原位合成Al₂O₃/TiAl复合材料能够明显提高其综合性能，而利用原位反应实现双相及多相掺杂合成Al₂O₃/TiAl复合材料还有待研究。本文采用原位热压合成工艺，在Ti-Al-TiO₂体系中同时添加Cr₂O₃、Nb₂O₅，研究Cr、Nb双相掺杂强韧化Al₂O₃/TiAl复合材料。借助示差扫描量热法（DSC）、X-射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）及扫描电镜（SEM）等手段，研究了Ti-Al-TiO₂-Cr₂O₃-Nb₂O₅体系的反应过程，分析了同时添加Cr₂O₃、Nb₂O₅对Al₂O₃/TiAl复合材料微观组织结构及Al₂O₃分布的影响；通过力学性能测试，研究双相掺杂对材料力学性能的影响以及强韧化机理。Ti-Al-TiO₂-Cr₂O₃-Nb₂O₅体系经1300℃烧结保温2h后，其合成产物经过XRD、SEM测试显示，Cr₂O₃、Nb₂O₅双相掺杂制备的Al₂O₃/TiAl复合材料，它的物相主要有γ-TiAl，α₂-Ti3Al以及Al₂O₃、Cr2Al、 NbAl3相等。Cr₂O₃、Nb₂O₅的掺入，使得基体中γ-TiAl相和α₂-Ti3Al相的比例发生变化，其中γ-TiAl相的含量相对减少，而α₂-Ti3Al相的含量相对增加。同时， Al₂O₃颗粒更加均匀地分布于基体晶界处，并使基体晶粒得到了细化，Al₂O₃颗粒小于1μm。力学性能测试表明：产物的密度和维氏硬度随Cr₂O₃、Nb₂O₅掺杂量的增大而增大；抗弯强度和断裂韧性呈峰值变化。在36.08Al-55.94Ti-3.98TiO₂-4.0Cr₂O₃-nNb₂O₅（质量分数）体系中，当Nb₂O₅掺杂量为6.6wt%时，达到最大，分别为544.63MPa和8.72MPa·m1/2。在50.54Ti-36.06Al-6.8TiO₂-6.6Nb₂O₅-nCr₂O₃（质量分数）体系中，当Cr₂O₃掺杂量为3wt%时，达到最大，分别为789.79MPa和9.69MPa·m1/2。从而得出最佳添加量分别是3wt%Cr₂O₃和6.6wt%Nb₂O₅。SEM测试断口形貌表明，材料主要的断裂方式是准解理断裂和沿晶断裂，同时有少量的穿晶断裂，表现出脆性断裂方式；晶粒细化、第二相颗粒增韧和微合金化是材料的主要强韧化机制。