作为一种轻质、高温、高强结构材料,Ti2AlNb基合金具有优异的综合力学性能,使其成为能在650～700℃使用的最具潜力的航空航天发动机材料之一.Ti2AlNb基合金同时又是一个对热处理工艺十分敏感的多相材料,其相结构与相转变细节较为复杂.本文运用相图计算技术,模拟了几种不同名义成分的Ti2AlNb基合金在热处理过程中的相结构与相转变,得到了相关合金的相转变温度、相比例和各相的成分等重要信息,与现有实验结果相当吻合.同时,将亚晶格热力学模型和量子力学第一性原理总能计算相结合,对Ti2AlNb基合金中的主要组成相—O相(有序正交相)中的合金元素在亚晶格上的占位分数和有序-无序转变进行了深入研究,表明O相的有序-无序转变为具有连续变化特征的二级相变.本文研究表明,计算材料学与少量关键实验相结合,不仅加深了对材料在热处理过程中的相结构与相转变机理的深入理解,还能促进材料研制向高效、经济、并富有预见性的方向发展.