高Nb-TiAl合金具有高强度、轻质量、耐高温等关键性能,还具备优异的高温抗氧化性和抗蠕变性能。高Nb-TiAl合金因性能优异被广泛应用在航空航天、汽车等领域。但高Nb-TiAl合金在高温下长期服役后,合金的微观组织容易发生变化,从而对力学性能产生影响。因此,研究高Nb-TiAl合金在高温条件下的长期热稳定性变得十分重要。本文选取热轧后的Ti-45Al-8.5Nb-0.2W-0.2B-0.02Y合金为研究对象,将该合金在次高温（700℃）下进行大气热暴露1000、3000、5000、10000h和在高温（900℃）下大气热暴露100、500、1000h。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）对热暴露前后的合金组织进行观察和分析,并对热暴露前后的合金力学性能进行测试。系统总结了热暴露期间的组织变化规律和相转变机制以及对力学性能的影响机理。实验结果表明,热轧后的该合金未热暴露时在室温下呈双态结构,700℃和900℃下长期热暴露后的组织表现了热力学不稳定性。合金经长期热暴露后的组织整体呈现α₂+γ片层和等轴的α₂相减少,等轴的γ晶粒和B2（ω）结构大量增多的现象。高温（900℃）热暴露相较次高温（700℃）热暴露,提高了组织转变速率和程度。热暴露过程增长的γ晶粒是由相转变α₂?γ分解而来,发生在α₂+γ片层内部和边界上。热暴露过程增长的B2（ω）结构多数通过相转变α₂+γ?B2（ω）分解而来,发生在α₂+γ片层边界上。在900℃热暴露过程中还发现在α₂+γ片层内部存在相转变α₂?B2（ω）。生成的γ晶粒和B2（ω）结构与母相有相似的化学成分以及在α₂/γ界面的缺陷和合金元素微偏析都为组织转变提供了有利条件。值得注意的是,合金在700℃下热暴露5000h后,B2（ω）区域中析出针状的微米级γ晶粒,存在相转变B2（ω）?γ。合金在700℃热暴露到5000h期间的抗拉强度和断裂延伸率呈先增大后减小的趋势。热暴露前期组织中的α₂→γ分解形成细小的片层能起到阻碍位错和孪晶,减小应力集中,提高拉伸性能。随着热暴露时间增加,先后形成的α₂+γ片层尺寸粗化、“释氧脆化”现象和大块状的硬脆相B2（ω）使合金变脆,损害拉伸性能。合金长期热暴露至数千小时后的压缩性能变高,α₂+γ片层含量减小是提高合金压缩性能的主要原因。但是,热暴露前期片层粗化会短暂降低合金的压缩性能。高温下（900℃）热暴露后的压缩塑性被提高。合金在700℃热暴露到10000h和在900℃热暴露1000h期间的平均硬度呈先减小后增大的趋势。热暴露前期因等轴的γ晶粒持续增长、α₂相减小、片层粗化使硬度下降,热暴露后期因大量生成的硬脆相B2（ω）使硬度上升。