TiAl合金具有低密度、高比刚、高比强、优异的抗氧化性能及高温蠕变性能等优点,在航空航天领域极具应用前景。然而,由于该类合金低的室温塑性、损伤容限及加工性能导致其零部件制造成本增加,限制了该类合金的广泛应用。研究表明,获得均匀细小的显微组织是改善TiAl合金室温塑性及加工性能的重要手段。本文以Ti-40Al-8Nb合金为研究对象,采用淬火+回火工艺制备超细晶组织,β单相区淬火获得大过冷度的亚稳全B2组织,在回火过程中通过该亚稳组织的分解获得超细晶组织。研究不同回火工艺条件下合金的相变序列及各相之间的位向关系,并分析超细晶组织的稳定性。本文的主要研究内容及结论如下:（1）β单相区淬火后,在Ti-40Al-8Nb合金中获得了晶粒尺寸约4 mm的亚稳全B2组织,研究了该亚稳组织在800℃回火过程中的分解行为。结果表明800℃回火50 h后,由于亚稳全B2组织的分解,在合金中获得了亚微米尺度的等轴（ω0+γ）组织。相分解过程如下:在800℃回火3 min时,大量板条状的α2相从B2基体中析出,呈现出三角团簇特征,与B2相遵循Burgers 位向关系:（0001）α2//{110}B2 及＜11-20＞α2//＜1-11＞B2。与此同时,等轴的ω0相和γ相在B2基体内形核,符合位向关系（1-10）B2//（1-1-1）γ//（1 1-20）ω0及[111]B2//[01-1]γ//[0001]ω0。随着保温时间的增加,板条状的α2相发生α2→α2+γ相变,转变为间距4 nm的片层结构。在后续的回火过程中,由于α2板条的垂直分解和γ板条的不连续粗化,ω0相和γ相在片层结构中析出,从而形成了等轴的（ω0+γ）超细晶组织。（2）研究了亚稳全B2组织在1000℃回火过程中的分解行为,结果表明1000℃回火10 h后,亚稳的全B2组织转变为等轴的（α2+γ）超细晶组织,平均晶粒尺寸为2μm。相分解过程如下:在回火初始阶段,板条状的共格α2相和等轴状的非共格α2相由B2基体中析出。随着回火时间的增加,纳米级的γ板条由α2相内析出,形成间距为7 nm的片层结构。由于细片层结构中存在大量储能,导致γ相在其中再结晶,从而引起了片层结构的球化。同时γ孪晶在B2基体中析出,遵循Kurdjumov-Sachs（K-S）位向关系:＜111＞B2//＜110＞γ及{110}B2//{111}γ,并且小轴径比的γ板条在α2相边界处形核并向其内部生长,遵循Blackburn位向关系:（0001）α2//{111}γ及＜11-20＞α2//＜011＞γ。在后续的回火过程中,α2和μ相发生熟化,形成了细小等轴的（α2+γ）组织。（3）研究了（ω0+γ）和（α2+γ）超细晶组织的稳定性。结果表明在1000℃时效5h后,（ω0+γ）组织转变为（α2+γ）组织;在800℃热处理时,（α2+γ）组织转变为（ω0+γ+α2）组织。1000℃保温过程中的具体相变行为如下:ω0+γ→B2→α2相变主导了 α2相的析出。在时效初始阶段,ω0和γ相回溶为B2相,随后α2相在B2相内及B2/γ界面处析出,与母相B2符合Burgers位向关系。为了维持相平衡,在后续的保温过程中γ相再析出,其析出方式为B2→γ和α2→γ,并与B2基体符合K-S位向关系,与α2相遵循Blackburn位向关系。800℃保温过程中的相变路径如下:ω0相主要来源于α2→ω0相变。ω0相在α2相边界处形核并向其内部生长,与α2相遵循位向关系:（0001）α2//{11-20}ω0及＜11-20＞α2//＜0001＞ω0 或 {20-2-1}α2//{01-12}ω0 及＜2-1-16＞α2//＜22-4-3＞ω0或{20-2-1}α2//{1-210}ω0及＜2-1-16＞α2//＜20-21＞ω0。此外,极少的B2相和γ相转变为ω0相,发生了 B2→ω0及γ→ω0相变,遵循位向关系 {111}B2//（0001）ω0//{1 10}γ及＜110＞B2//＜11-20＞ω0//＜111＞γ。