Ti₂AlNb合金具有优良的室温、高温综合性能包括良好的室温塑性和成形能力,较高的高温拉伸和疲劳强度,较好的室温断裂韧性和抗裂纹扩展能力,较高的蠕变抗力和抗氧化性及较低的热膨胀系数等优点,逐渐成为替代Ni基高温合金的航空、航天结构材料之一。由于Ti₂AlNb金属间化合物存在本征脆性,合金从铸锭到零件要经过热等静压、等温锻造、热挤压或热扎制、热成形及热处理一系列热加工过程。不同的热加工工艺对显微组织的影响较大,而不同的组织形态又决定合金具有不同的力学性能。之前的研究工作偏重于调节合金成分以及添加合金元素改变各项力学性能,对通过不同热加工以及热处理来调节合金组织和性能的研究报道较少。因此本文以Ti-22Al-25Nb合金棒材为研究对象,采用不同的热加工方法获得三种典型组织:等轴、双态以及板条组织,随后采用不同热处理技术调节合金的显微组织特征参数,系统研究合金显微组织演变规律,对不同组织形态合金的室温、高温拉伸以及蠕变行为进行分析,为该合金的进一步应用提供一定的理论基础。本研究得到的主要结论如下:在α₂+O+B2三相区等温锻造后O+B2相区热处理可以得到等轴组织,等温锻造温度决定等轴α2相颗粒的数量,固溶处理控制等轴O相颗粒的含量,调节时效温度可以控制二次析出针状O相的尺寸和形态;在α2+B2相区等温锻造后O+B2相区热处理可以得到双态组织,组织中等轴颗粒的尺寸和数量由等温锻造温度决定,粗板条O相可以通过固溶处理调节,二次析出的细板条O相由时效温度控制;在B2单相区等温锻造后通过两次热处理可以得到板条组织,初生粗板条主要在920⁹60℃固溶得到,次生O相细板条在760⁸40℃时效得到。等轴组织在三相区（α₂+O+B2）等温锻时,α2和B2相通过包析反应生成的rim-O,O+B2相区固溶及时效处理能够调节rim O相形态及尺寸;双态组织两相区（O+B2）热处理时,等轴α2相颗粒分解,其主要原因为:等轴α2颗粒内有过饱和的Nb元素,通过Nb扩散使α2相形成富Nb区（O相）和贫Nb区（α2相）。研究了不同组织形态的拉伸性能及变形、断裂机制。在相同热处理制度下,板条组织表现出较好的室温和高温拉伸强度;等轴组织强度最低,双态组织的强度和塑性介于两者之间,表现出优异的综合性能。室温拉伸变形时,等轴组织中B2相的滑移带呈波浪形,表明B2相中多滑移系开动和交滑移发生。O相与B2相之间存在良好的协调变形关系,其滑移带可直接与B2相中的滑移带相连。双态组织中,初生a2/O相颗粒和细小二次O相板条,增强了对位错运动的阻碍。基体上B2相的良好变形性分散了O相板条的应力集中,使其滑移变形性提高。在板条组织中,滑移线从B2基体转移到O相上,减少了O相板条上的应力集中,延缓了裂纹萌生。变形中,次生O相位错密度较高,在板条组织变形中起主要强化作用。研究了不同变形条件对高温拉伸性能的影响,发现在应变速率相同时,随着变形温度升高,合金的流变应力降低而延伸率提高;温度不变,应变速率增大时,合金强度提高,塑性降低。不同变形条件对显微组织的影响表现为:变形温度相同时,应变速率增大,合金的变形程度增大。具体为:粗板条被拉长,等轴颗粒变扁变长的程度大。应变速率相同时,变形温度降低,合金的变形程度增大。研究了不同显微组织形态的蠕变行为,得出板条组织具有最优的抗蠕变性能,等轴组织的抗蠕变性能最差;随着时效温度升高,板条组织与双态组织的变化趋势一致,随着时效温度升高,合金的抗蠕变性降低;但是等轴组织随时效温度升高,变化趋势相反。不同显微组织在650℃下的蠕变应力因子n分别为:板条组织n=3.84,双态组织n=4.28,等轴组织n=5.14;不同显微组织在150MPa下的蠕变激活能Q分别为:板条组织Q=230.85KJ/mol,双态组织Q=318.69 KJ/mol,等轴组织Q=329.72KJ/mol。三种不同组织形态下Qapp的值从230.85³29.72 KJ/mol,应力因子n从3.84⁵.14,蠕变机制对应于位错攀移控制的蠕变。同时研究了蠕变对相演变规律的影响,发现蠕变诱发等轴a2相颗粒分解,使等轴a2相形成细板条状的α2+O混合结构。