钛铝合金作为一种新型结构材料,主要因其密度低（3.9～4.2 g/cm³）,高温强度和抗蠕变强度高,抗氧化性能优异等特点可替代传统的镍基高温合金,在航空领域和汽车发动机领域有着广阔的发展前景。但由于金属间化合物在室温的延展性较低,断裂韧性和可加工性较差等缺点极大的限制其作为结构部件的开发和应用。近些年来,许多研究都集中在引入β相稳定元素Nb,Mo上,因其加入会在高温条件下提供足够的独立滑移系,进而提高钛铝合金的高温机械性能和高温抗氧化性。此外通过机械热加工,以包套轧制和锻造的方法也可以提升其力学性能,但其在室温延展性差的问题依然存在。陶瓷纤维作为一种综合性能优良的材料,可以作为合金优良的增强体。同时,分布均匀的增强体颗粒作为异质形核核心对钛铝合金基体可以起到细化晶粒和层片的作用。基于这种理论,为了达到细化钛铝合金晶粒以及层片,提升钛铝合金力学性能的目的,实验中通过引入合金元素Nb和性能优异的单晶蓝宝石α-Al₂O₃晶须。对蓝宝石Al₂O₃晶须采用超声处理和球磨处理两种预处理工艺,利用铸造的工艺在水冷铜坩埚真空熔炼悬浮炉制备Ti-45Al-2Nb合金基体,在真空高频熔炼炉二次熔炼,通过螺旋搅拌器将预处理后的Al₂O₃晶须加入基体后浇铸成型,制备蓝宝石Al₂O₃晶须强韧化钛铝基复合材料。通过扫描电镜、透射电镜观察分析晶须的形态、分布以及与基体界面的结合情况,通过万能试验机等设备测试复合材料的力学性能。实验结果表明,经过超声预处理的0.5vol.%Al₂O₃晶须强韧化钛铝基复合材料晶粒细化至50μm左右,力学性能最为优异。显微维氏硬度从596 HV提高到620 HV,压缩测试得到断裂强度分别由1801.22MPa提高到2632.65 MPa,断裂应变分别由13.21%提高到24.15%。经球磨预处理的0.5vol.%Al₂O₃晶须强韧化钛铝基复合材料,晶粒细化至15μm至30μm,增强体的形貌为短小的Al₂O₃晶须和小颗粒,且均匀分布在基体内部。其显微维氏硬度提高至636HV,压缩测试得到的断裂强度略有提高到2635.18 MPa,但是断裂应变下降至21.42%。复合材料性能的提升主要由于第二相强化、细晶强化、晶须增韧。