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相对于传统TiAl基金属间化合物,高铌TiAl合金具有更高的强度、更为优异的抗蠕变及抗氧化性能,因而能够将TiAl基合金的使用温度区间提高50100℃,成为极具竞争力的高温结构材料。然而,金属间化合物的本征脆性为高铌TiAl合金的加工成型带来很大困难,使应用成本大幅度提高,进而阻碍了其大规模工业化应用。超塑成形可能是解决高铌TiAl合金成形问题的最有效的方法之一。这是因为在超塑性条件下,材料具有延伸率高、流动性好、无回弹、变形抗力小等特点,因而可以一次性加工出形状复杂的零件。过去二十年内人们对TiAl基合金的超塑性行为进行了大量的研究,旨在分析超塑性条件（晶粒度、应变速率及温度）、探索变形能力、阐明变形动力学及揭示变形机理等。虽然对TiAl基合金超塑性的相关研究取得了很大进展,但仍然在变形动力学和变形机制方面存在很多争议。尤其是当合金中含有大量亚稳β/B2相时,其超塑性能显著提高。但目前对β/B2相在超塑变形中的作用机理尚不明确。另外,仅仅有极少的研究关注高铌TiAl合金的超塑性。针对以上研究现状,本研究制备了名义成分为Ti–（42.5-43.5）Al–8Nb–0.2W–0.2B–（0-0.1）Y的合金铸锭,通过热机械处理细化晶粒并获得了两种不同显微组织（分别称为（α2+γ）和（β/B2+γ）合金）。然后结合高温拉伸试验研究了合金的超塑性力学行为及变形机制。主要研究内容和结果如下:为了制备出适合超塑变形的均匀细小显微组织,利用单轴压缩及应力松弛试验对高铌TiAl合金的动态/亚动态再结晶动力学开展研究。结果表明,高铌TiAl合金的显微组织对热变形十分敏感,再结晶极易发生但动力学较慢,整体呈现出爆发式形核而有限长大的特征,从而有利于细化组织。而同样很慢的亚动态再结晶动力学使得合金锻饼可以通过道次间退火的方法消除变形死区,进而获得均匀的显微组织分布。另外发现当在（α+β）相区进行热等静压或锻造变形时,合金中的β/B2相含量显著提高,即热力耦合作用对β/B2转变具有明显的抑制作用。利用该效应能够实现对合金中β/B2相含量的调整。在上述研究的基础上制定了合金的开坯锻造工艺,获得了具有相似成分但不同相组成（（α2+γ）合金与（β/B2+γ）合金）的高铌TiAl合金锻饼,为高铌TiAl合金细晶超塑性的研究奠定了材料基础。在应变速率为10-4 s-1、温度为8501050℃的条件下对两种合金进行了高温拉伸试验。结果发现,两种合金均在1000℃时表现出最大延伸率（400%）。但（β/B2+γ）合金在850℃时的延伸率即超过100%,而（α2+γ）合金则仅有50%。利用拉伸曲线对合金的变形动力学进行了分析,发现合金在最佳超塑性条件下的应变速率敏感因子均≥0.5。（α2+γ）合金的表观变形激活能为390 kJ/mol,与Al元素在TiAl晶格中的扩散激活能相当;而（β/B2+γ）合金则为295 kJ/mol,显著低于前者。进一步分析发现,对于所有具有（α2+γ）组织的TiAl合金,其超塑性变形动力学与普通无序合金近似,说明二者具有相同的速率控制机制。对于富β/B2相的TiAl合金,其超塑性变形动力学受到β/B2相体积分数的显著影响。利用SEM、EBSD对两种合金在850℃和1000℃变形后的显微组织进行了分析。结果发现,在850℃变形后,两种合金均发生了显著的动态再结晶,小角晶界数量急剧增大,并形成了明显的<100>+<111>丝织构,说明合金的变形机制以晶内滑移/孪生为主。而在1000℃变形时,两种合金的变形组织存在显著差异。（α2+γ）合金在变形前后的晶粒度、相组成、晶界特征几乎没有发生变化,但初始锻造织构几乎完全消除,仅仅出现了极其微弱的<100>+<111>丝织构,表明（α2+γ）合金的超塑性变形机制为晶内变形协调的晶界滑动。而对于（β/B2+γ）合金,在1000℃变形后发生了显著的晶粒细化和应变增强β→α2转变,并且形成了明显的立方织构,表明其超塑性变形机制为相变协调的晶内变形—不连续动态再结晶。利用SEM及X射线断层扫描技术对1000℃变形后试样中的孔洞进行了定量表征。结果表明,（α2+γ）合金中的孔洞主要在三叉相界处形核,而在（β/B2+γ）合金中则主要分布于界面凸出处。两种合金的孔洞密度相当,但（β/B2+γ）合金中孔洞的体积分数、孔洞尺寸、联接程度等均明显大于（α2+γ）合金。另外,（β/B2+γ）合金中较大的孔洞倾向于沿拉伸方向延伸,而（α2+γ）合金中大尺寸孔洞的取向则更为随机。最后结合变形机制对两种合金中孔洞特征的形成原因进行了详细讨论。为了进一步明确TiAl基合金的高温变形机制、揭示其超塑性变形区间,本研究对文献中有关DP/NG-TiAl合金的力学性能数据进行总结分析,定量阐述了显微组织、合金成分及晶粒度对位错蠕变、晶界滑动、扩散蠕变等变形机制的影响规律,建立了普适性的本构方程组,并在此基础上构建了适用于DP/NG-TiAl合金的变形机制图谱,从而为理解TiAl合金的高温变形动力学、预测其超塑性条件提供了有力工具。