γ-TiAl基合金具有低密度,高比强度,良好的高温抗氧化性和抗蠕变性能等优异特性而备受关注。由该合金铸造的低压涡轮叶片已经在新型航空发动机GEnx上实际应用,预示着轻质TiAl合金材料在航空航天高温结构部件有着广阔的应用前景。已应用的4822合金采用L+β→α包晶转变凝固,其强度和使用温度相对较低。为满足高温高强的应用需求,新型γ-TiAl基合金通过Nb,Mo,W,Ta等难熔金属元素强化来提高强度和使用/服役温度。这类强化元素多为β稳定元素,相应在最终组织中易形成不利于力学性能的脆性β0或ω相。因此,研究高β稳定元素TiAl合金的凝固组织及其相变过程,对最终高强TiAl合金部件的研制及应用有着重要意义。本文基于高Nb,Mo强化TiAl合金TNM体系,设计了多种成分的合金,目的是明确TiAl合金凝固组织中高β元素的强化机理。具体内容包括:（1）合金成分对凝固组织的影响;（2）凝固冷却速率对凝固组织和最终热处理组织形貌的影响;（3）热处理和热暴露条件下的β相演变机制。基于以上研究结果,希望建立合金成分-热处理工艺-显微组织间关系,为高温高强铸造γ-TiAl基合金的研制提供理论依据。研究表明,γ-TiAl基合金凝固组织由α2/γ片层晶粒、晶界β/B2相和等轴γ晶粒组成。低Al合金可以实现β单相凝固,而Al含量为45.5at.%时,合金发生L+β→α+L包晶转变,相应片层晶粒尺寸粗大,成分偏析加重。B元素可以有效细化片层晶粒,随着B含量增加,硼化物形貌由针状转变为细条状,并且使片层晶粒细化,成分偏析程度减小。凝固冷却速率对凝固组织影响较大。冷速较慢时,过冷度小,相应β晶核形核少,片层晶粒较大,残余β相尺寸大并且体积含量高;冷速较快时,过冷度增大,相应β晶核形核多,片层晶粒小,残余β相尺寸细小并且体积含量少。但β相含量可通过后续热处理调整,相应组织在热暴露条件（800℃保温100h）下较稳定,晶粒尺寸和组成相含量变化较小。