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以具有正交结构O相为主要组成相的Ti2AlNb合金，在650～750℃具有较好的强度、韧性、抗蠕变性能且密度低，使Ti2AlNb合金有望替代GH4169合金成为极具竞争力的先进航空发动机用高温结构材料。Ti2AlNb合金化程度高，在熔炼过程中易出现宏观成分偏析，在凝固过程中易出现缩孔、疏松等铸造缺陷，室温塑性低且离散度大。目前制备Ti2AlNb合金构件的主要方法为铸锭热变形+机加工的方法，锻造遗传组织分布不均匀易成为机加工裂纹的风险。采用粉末冶金近净成形工艺能够解决铸造和变形Ti-Al系合金宏观成分偏析和微观组织不均匀等问题，突破了铸锭尺寸和热变形设备的局限对变形Ti-Al系合金形状及尺寸的限制，可以成形大尺寸复杂构件且材料成分、微观组织均匀、性能一致性好。 采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数，％)预合金粉末，并对预合金粉末进行了表征。综合考虑粉末原始颗粒边界、粉末表面沾污、空心粉率等问题，在粉末Ti2AlNb合金热等静压致密化成形中，优选250μm以下的全粒度粉末。粉末的真空加热除气预处理工艺对提升粉末Ti2AlNb合金的拉伸性能稳定性和高温持久寿命效果显著。 研究了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo预合金粉末热等静压致密化行为，粉末的致密化曲线呈“S”型，粉末致密化的微观过程主要包括以下4个阶段:包套的屏蔽控制慢速致密化，粉末的位移重排控制快速致密化，粉末的塑性变形控制快速致密化，蠕变扩散机制控制慢速致密化等。热等静压温度显著影响粉末Ti2AlNb合金的粉末原始颗粒边界、孔隙缺陷、显微组织及综合力学性能，综合考虑上述因素，粉末Ti2AlNb合金热等静压温度选择在1030℃。 分析了热处理制度对粉末Ti2AlNb合金相组成、显微组织、拉伸及高温持久寿命的影响，优选了粉末Ti2AlNb合金的热处理工艺。经热处理工艺优化的粉末合金的室温、高温拉伸性能和持久寿命与变形合金具有可比性，表明采用粉末冶金工艺能够获得综合性能优良的Ti2AlNb粉末合金。 热等静压参数变化和样品尺寸的改变都会造成粉末Ti2AlNb合金在热等静压过程中的不均匀致密化，结合FEM分析发现，热等静压过程中的致密度的差异是导致热等静压过程中不均匀致密化的原因。解决措施是在热等静压致密化的关键阶段设置保温台阶，从而使具有复杂形状及尺寸的粉末Ti2AlNb合金构件各部位的致密化过程均匀进行，从而提高材料的综合力学性能尤其是高温持久寿命。 结合工程应用前景，对制备的粉末Ti2AlNb合金环坯和板坯进行电子束焊接。采用OM，SEM，EPMA和X射线三维成像技术对焊接接头的微观组织进行表征，研究了焊后热处理对焊接接头显微硬度、拉伸性能和持久性能的影响。结果表明，在1030℃热等静压成形的粉末环坯经980℃/2 h/真空炉冷热处理后表现出较好的可焊性。焊接接头熔合区、热影响区和母材的化学成分均匀，虽然显微组织差异明显，但是显微硬度无明显区别。拉伸及持久性能测试试样皆断裂于熔合区。X射线三维成像分析表明，焊接接头熔合区存在大量的显微孔隙是焊接接头发生断裂的失效机制。焊后热处理可以减少焊缝处的显微孔隙数量，从而提高焊接接头塑性及高温持久寿命。