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TiAl基合金具有轻质高比强的特点,是一种新型的高温结构材料,有望在600°C-1000°C部分替代Ni基高温合金。但是Ti Al基合金存在着室温塑性差、难加工等缺点,严重地制约着该合金的广泛应用。TiAl基合金中添加高含量铌后,其使用温度和高温强度更高。然而大量Nb元素及其他合金元素的加入,提高了合金熔点,使得该合金的加工制备更加困难,形成较多的B2相也可能进一步降低铸态合金的室温塑性。冷坩埚定向凝固技术解决了这些问题,采用此技术可以制备出大尺寸、无污染、均匀无缺陷、组织定向的TiAl基合金坯锭,具有更佳的单向力学性能,适合于加工成航空发动机叶片等部件。本文主要围绕着两种高铌TiAl基合金Ti44Al6Nb1Cr2V（1#合金）和Ti44Al6Nb1Cr2V0.1B0.15Y（2#合金）及电磁冷坩埚定向凝固技术,对B和Y元素合金化,冷坩埚定向凝固两合金的凝固过程、组织演化规律、室温和高温力学性能等方面进行了系统的研究。对不同B、Y含量的小铸锭研究发现,B、Y可有效细化组织,形成的化合物主要以Al2Y、Y2O3（少量）、TiB形式存在。当Y添加量0.3%-0.5%时,还可以检测出AlY相和Al3Y5相。其中,Al3Y5相具有六方结构,一部分TiB相为斜方结构,其余的均为立方结构。除Y2O3外,其他含B、Y沉淀相多与周围基体存在取向关系。这些化合物多分布于晶界处。添加少量B、Y可改善合金室温力学性能,Y在0-0.5%时,室温压缩和拉伸性能基本随着Y的增加而提高,B在0-0.15%时,力学性能的变化趋势相同。B、Y同时添加时,力学性能的增加幅度较大,所研究的合金中Ti44Al6Nb1Cr2V0.15Y0.1B的力学性能最佳,其室温压缩强度可达2294MPa,室温拉伸强度高达555MPa,室温延伸率可达0.72%。对两合金分别进行冷坩埚定向凝固实验,发现较低的抽拉速度（0.3-0.5mm/min）和适中的电源功率（45kW）有助于获得定向组织,定向效果较好的坯锭具有高比例的小角度片层、均匀的组织和较小的片层厚度。少量B、Y元素的添加导致2#合金较1#合金的定向凝固窗口缩小,柱状晶明显细化,片层角度稍有提高,片层厚度略有减小,组织中存在少量的含B、Y沉淀相和相对较多的块状γ相。片层厚度与抽拉速度存在d=aV-b（b>0）的函数关系,硬度与片层厚度存在HN=kd-b（b>0）的函数关系。同一合金中B2相和γ相的纳米硬度变化不大,但1#合金中两相的硬度要高于2#合金的。定向凝固两合金的室温拉伸性能、三点弯曲性能、断裂韧性、高温拉伸性能显著提高。定向凝固1#合金900°C下的高温拉伸强度可超达520MPa,孔洞是导致高温拉伸高延伸率的主要因素,高温拉伸断口出现明显的韧窝特征。B、Y合金化提高了力学性能稳定性。热压缩实验结果表明,冷坩埚定向凝固合金在相同压缩条件下,具有更高的流变应力。经本构推导,定向凝固合金具有较强的高温变形抵抗能力,且1#合金的变形抵抗能力要高于2#合金的,计算得到定向凝固1#合金径向上的变形激活能Q≈729.6KJ/mol,2#合金的为Q≈689.8KJ/mol,说明少量B、Y的添加在一定程度上损失了一部分高温性能。受到柱状晶和片层取向的影响,轴向应力要明显高于径向的,暗示轴向上具有更高的变形抵抗能力和蠕变抵抗能力。轴向压缩时出现明显的剪切变形特征,当变形量较高时,出现剪切带,残留片层大多平行于剪切带分布,也可以观察到高度扭折的片层结构。根据孪晶行为推测合金的中B2/β有序化转变温度介于1200°C-1250°C之间;在一定压缩条件下,组织中可形成大量厚度极小的次生片层,有些区域的片厚度可达纳米级,其同样具有（α+γ/γT）结构。