Ti₂AlNb基合金作为一种极具潜力的轻质高温结构材料,以其低密度、高强度、高蠕变抗力、良好的阻燃性能等优点,符合航空航天制造业对高温轻质材料的需求,在未来航空航天领域具有广阔的应用前景。本文用Ti、Al、Nb元素混合粉末,采用反应及热压烧结工艺制备Ti-22Al-25Nb合金。经630℃/1 h/20 MPa低温预烧+1250℃/2 h/30 MPa高温烧结获得了具有O、B2和α2-Ti₃Al三相复合组织的Ti-22Al-25Nb合金。通过粉末冶金分步烧结,借助中间相转变减少组元成分偏差,更为有效的控制成分的精确性和组织均衡性,并且缩减工艺时间和降低成本。在反应烧结过程中,O相主要通过Ti₃Al相随着Nb的不断扩散固溶而发生晶格畸变,最终有序化形成。此外,β-Ti及β-Nb固溶体也可以通过有序化转变形成B2相。当最终烧结温度在B2单相线以上时,O相以及α2-Ti₃Al相将不断溶解于B2相基体中,直至形成完全的B2单相组织。烧结结束后,Ti-22Al-25Nb合金坯体随炉冷却,经连续相变形成B2、O和α2-Ti₃Al三相复合组织。通过对反应烧结Ti-22Al-25Nb合金及经均匀化及变形处理后合金的室温力学性能测试表明,抗拉强度由200-300 MPa增加到470 MPa左右,延伸率由2%提高至4%以上;断裂韧性由7 MPa·m1/2提高到15 MPa·m1/2;弯曲强度由300 MPa增加至470 MPa。由试验结果可见,均匀化变形处理可以提高合金组织均匀性,并细化了O相,也提高了O相与B2相体积分数,合金室温力学性能获得极大的改善。高温条件下,反应热压烧结Ti-22Al-25Nb合金展现出良好的高温塑性,同时也具有较高的高温强度。960¹040℃高温拉伸测试表明,随温度的升高,塑性明显改善。在1040℃时,延伸率为146%,其抗拉强度达85 MPa。热压缩测试表明,在1200℃时,峰值流动应力为36 MPa,当温度在1250℃¹300℃时,峰值流动应力相差不大,在11¹4 MPa范围内变动。在650⁹50℃温度范围内,测试了反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的恒温氧化性能。由氧化动力学曲线可知,在650℃和750℃时,氧化动力学遵循抛物线规律。当温度升高至850℃以上,氧化动力学符合直线规律。在650℃和750℃时,合金恒温氧化72h,最大氧化增重分别是0.15 mg·cm-2和0.41 mg·cm-2,达到完全抗氧化标准。当温度升至850℃时,72 h恒温氧化后最大氧化增重为1.682mg·cm-2,仍然满足抗氧化标准。而在950℃时,经72 h恒温氧化最大氧化增重急剧增加至6.9 mg·cm-2,合金不具备抗氧化能力。高温氧化测试表明O相具有更好的抗氧化性能,其氧化表面较为致密,氧化膜生长速度较富Nb的B2相和贫Nb的α2-Ti₃Al相缓慢。B2相含Nb较多,过多铌化物的生成,氧化膜生长速度增大而致使氧化抗力下降。α2-Ti₃Al相中大量的Ti导致形成疏松的TiO₂膜。Nb改善Ti-22Al-25Nb烧结合金的抗氧化性能主要体现在两个方面,一是Nb的氧化物可以改善混合氧化膜的疏松结构,减少氧内扩散通道;二是高价Nb（Nb+5）可以提供更多自由电子而降低点缺陷,减弱O₂的晶格扩散。根据力学性能测试结果可知,反应热压烧结Ti-22Al-25Nb合金塑性较差、变形抗力大,因此,通过高温热成形改善合金塑性,提高其成形能力。利用热挤压工艺实现Ti-22Al-25Nb烧结合金锥形筒结构的成形,改善了反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的微观组织的均匀性。同时,结合热挤压成形工艺与扩散连接工艺制备中空锥形筒结构,获得连接质量良好复合中空结构。再者,采用热弯曲/扩散连接工艺制备Ti-22Al-25Nb合金三层薄壁中空结构构件。热弯曲工艺不仅降低Ti-22Al-25Nb烧结合金成形难度,也提高芯板支撑筋在厚度维度上的均匀性,进而改善整体结构承载的均衡性。成型实验表明,热弯曲/扩散连接工艺与热挤压成形/扩散连接工艺为中空结构部件的制备提供了简单方便实用的工艺手段,也为Ti₂AlNb合金成形应用开拓了新思路,提高Ti₂AlNb合金的应用价值。