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Ti Al合金作为一种新型的轻质高强结构材料,具有密度低、比强度高、抗氧化和抗蠕变性能优异等特点,是650oC850oC替代镍基高温合金的理想材料。但是,Ti Al合金的室温脆性和较低的断裂韧性仍需有效改善。合金化和定向凝固技术是优化Ti Al合金组织、改善性能的两种重要手段。采用冷坩埚定向凝固技术可以避免高活性的Ti Al合金熔体与坩埚接触,有效降低合金熔体的污染。在此基础上,添加合金元素来改变其凝固行为,优化定向凝固组织,调节变形机制,可达到提升力学性能的目的。本文主要围绕冷坩埚定向凝固Ti-47Al-2Nb-2Cr-（Er,C,Mn）合金展开,系统研究合金元素种类及其含量变化对合金的片层间距、片层取向、初生相和力学性能的影响规律,深入地分析了合金的力学行为,阐明了合金化元素、显微组织与力学性能之间的相关性。冷坩埚定向凝固Ti-47Al-2Nb-2Cr-（Er,C,Mn）合金凝固组织的研究结果表明,添加0.2 at.%Er元素、（0.2,0.5）at.%C元素和（1,3,5）at.%Mn元素均可获得连续生长的柱状晶组织,合金化元素Er、C能细化柱状晶尺寸,而合金化元素Mn对柱状晶无影响;添加0.8 at.%Er元素会发现二次枝晶从一次枝晶上脱落,从而引起柱状晶向等轴晶的转变;凝固过程中Er元素能够与合金中溶解的氧结合生成Er2O3颗粒,使合金中固溶的氧含量由940 ppm下降至400 ppm,起到净化合金熔体的效果;C元素能显著减少室温组织中的B2相含量,且含0.5 at.%C合金中会有六方结构的Ti2AlC颗粒相形成;凝固过程中Mn元素富集在β枝晶干中,导致合金室温组织中B2相含量明显增加。合金化元素Er、C能够细化定向凝固Ti Al合金的片层间距,且片层间距随着合金化元素含量增加的增加而减小,而合金化元素Mn不改变定向凝固Ti Al合金的片层间距;合金化元素Er细化定向凝固Ti Al合金片层间距的微观机制提高γ相的形核率,合金化元素C则通过提高γ相形核和抑制γ相生长速率的双重作用来细化定向凝固Ti Al合金片层间距。含有合金化元素Er、C、Mn的定向凝固Ti Al合金的片层间距随着生长速率的增加而减小,经过线性回归分析后发现片层间距（）与生长速率（（1）之间满足函数关系:=6）(1,且随着生长速率的增加,合金片层间距下降的速率依次是TNC-0.2C>TNC-1Mn>TNC-0.2Er。定向凝固Ti Al合金的初生相为单一的β相时,最终的片层取向与生长方向的夹角集中分布在0o-30o和30o-60o之间,初生相由单一β相转变为β相和α相两相时,最终的片层组织中会出现60o-90o的片层。添加0.2 at.%Er,0.2 at.%C和（1,3,5）at.%Mn的初生相均是β相,但当添加的C元素含量增加到0.5 at.%后会引起初生相由单一β相向β相和α相两相转变。随着生长速率的增加,含有合金化元素Er、C、Mn的定向凝固Ti Al合金的初生相会由单一β相转变为β相和α相两相,但合金化元素C含量越高,使定向凝固Ti Al合金的初生相发生转变所需的生长速率越低,而合金化元素Mn含量越高,使定向凝固Ti Al合金初生相发生改变所需的生长速率越高。低生长速率条件下制备含有合金化元素Er和C的定向凝固Ti Al合金,高生长速率条件下制备含合金化元素Mn的定向凝固Ti Al合金,能够在实现细化定向凝固片层间距的同时不改变片层取向。添加Er元素、C元素和Mn元素后合金的强度和塑性均提高,对合金强度提高的影响顺序是C>Er>Mn,对合金伸长率增加的影响顺序是Mn>Er>C;含0.5at.%C合金的压缩屈服强度高于含0.2 at.%C合金的屈服强度,但前者的压缩极限强度较低,含0.5 at.%C合金的室温拉伸强度和伸长率均低于含0.2 at.%C合金;随着Mn元素含量的增加压缩性能、拉伸性能和断裂韧性均呈现先提升后下降的趋势,Mn元素含量为1 at.%时合金的性能最优。添加Er元素、C元素后位错滑移控制了定向凝固Ti Al合金塑性变形的整个过程,而添加Mn元素后定向凝固Ti Al合金的初始变形机制是单一的位错滑移,随着应变的增加其变形机制转变为位错滑移和孪生的混合模式;塑性变形过程中的位错增殖机制是半共格片层界面处位错环的释放。