TiAl基合金与传统的高温合金相比，具有密度低，比刚度、比强度高，抗蠕变性能优良等优点，成为新一代航天航空业、汽车工业发动机的拟选材料。随着室温塑性的改善，在750℃以上不足的高温氧化性能已成为阻碍该合金实际应用的主要因素之一。本课题组研究表明固体包埋渗硅的方法可以明显提高TiAl基合金的抗高温氧化性能。本论文系统地研究了渗剂配方，渗硅时间和温度对渗层结构和抗高温氧化性能的影响，渗硅层形成机理，渗硅层结构在高温氧化过程中的演变规律，高温氧化动力学和应力作用下渗硅TiAl基合金的抗高温氧化性能。主要得到以下试验结果：采用15％Si+85％Al₂O₃（Wt.％）混合渗剂，TiAl基试样经1250℃保温2h进行真空渗硅处理后，表现出优异的抗高温氧化性能。渗硅试样在900℃循环氧化1000 h时，氧化增重仅为0.3125 mg·cm^-2，而且试样表面未出现剥落和掉皮现象。渗硅层结构与渗硅温度、渗硅时间之间的关系：不论渗硅温度高低（1050～1250℃）、渗硅时间长短（0.5～8h），渗硅层结构基本类似，均为复合渗层。外侧为较薄的Al₂O₃层，内层以Ti₅Si₃为基体，其中分布着一定量的Al₂O₃颗粒，紧邻为一富Al单相γ-TiAl区。随着渗硅温度的提高和渗硅时间的延长，外Al₂O₃层致密化，Ti₅Si₃层增厚，与基体结合更为紧密。渗硅层形成机理：在高温渗硅过程中，渗剂中活性Si原子向TiAl基体扩散，当浓度超过其在TiAl基体中的固溶度时，将形成Ti₅Si₃。与此同时，被置换出的Al原子部分向内扩散形成富Al层，部分向试样表面扩散与气氛中残余O反应形成Al₂O₃，部分在Ti₅Si₃内与残余O反应形成Al₂O₃颗粒。渗层外侧Al₂O₃层是上述反应形成的Al₂O₃与渗剂中的Al₂O₃结合形成的。渗硅层结构在高温氧化过程中的演变规律：渗硅层最外层变厚，成为Al₂O₃+SiO₂+TiO₂的混合氧化层，以Ti₅Si₃为基体的内层变薄，在Ti₅Si₃基体中分布的Al₂O₃颗粒增多，紧邻的富Al单相γ-TiAl区成倍变宽，且接近渗层处Al含量降低，Si含量显著提高。高温：X-射线衍射试验分别测定了Al₂O₃、Ti₅Si₃和TiAl基体的热膨胀系数，结果表明，合金化Ti₅Si₃的热膨胀系数介于Al₂O₃和TiAl基体之间，能有效减小高温循环氧化过程中产生热应力导致微裂纹萌生的倾向。采用最小二乘法对渗硅TiAl基合金高温氧化动力学曲线进行拟合，揭示了渗硅TiAl基合金高温氧化动力学规律：渗硅TiAl基合金的高温循环氧化通常由三个阶段组成。初始为扩散过程控制的抛物线型氧化阶段；第二阶段为反应过程控制的线性氧化阶段；最后是氧化层和渗层开裂，内氧化加剧的加速氧化阶段。采用15％Si+85％Al₂O₃（wt.％）混合渗剂，经1250℃保温2h进行真空渗硅处理的TiAl基试样在900℃循环氧化过程中始终表现为抛物线型氧化，氧化速率常数为K_p=6.03×10^-5mg²cm^-4h^-1，未出现其它两个阶段，表现出优异的抗高温氧化性能。通过压缩、弯曲试验表明渗硅层具有较好的塑性及具有一定的自修复能力。能在一定程度上减缓小变形产生的影响，即使大变形导致了渗层的开裂，也会由于内侧富Al层的存在，在随后的氧化过程中，优先氧化形成具有保护作用的Al₂O₃，减缓TiAl基体的进一步氧化。