TiAl基合金至今已经发展了3代。早在上世纪50年代就发现二元TiAl铸造合金具有良好的抗氧化性能和高温性能，但因其室温塑性和断裂韧性太低，相当长一段时间内发展缓慢。第一代TiAl基合金的代表是由美国空军材料实验室和P＆W公司于1975～1983年间共同开发的Ti-48Al-1V-0.3C合金，该合金的设计主要着眼于改善塑性和蠕变性能，但其综合性能还不能满足航空发动机零部件的性能要求，因而只停留在实验室研究阶段。第二代TiAl基合金中最具代表性的是由美国空军和GE公司共同开发的Ti-48Al-2Cr-2Nb铸造合金。该合金的室温塑性、强度和抗氧化性能均优于Ti-48Al-1V-0.3C，现已有多个该合金的零部件进行了发动机装机试验。第二代TiAl基合金在760℃时的大多数高温性能，如刚度、高温强度、蠕变抗力、抗氧化性、耐腐蚀性等，按密度比均优于或相当于镍基高温合金。国外TiAl合金的研制目前已经发展到第三代。第三代TiAl合金有如下几个特点：（1）与以铸造合金为主的第二代TiAl合金不同，第三代TiAl合金主要发展锻造合金；（2）合金成分设计上不再以改善室温塑性为主要设计目标，而是以提高高温强度、高温蠕变抗力等为合金设计目标；（3）合金中大量添加Nb，Ta，W等高熔点元素，通过置换固溶强化提高合金强度和蠕变性能；（4）合金中添加Si，C，N等间隙强化元素，通过间隙固溶强化和Ti5Si3，Ti2AlC，TiN等析出相弥散强化提高蠕变性能；（5）Al含量由第二代铸造TiAl合金的47～48at%降低至了45～47%，以提高组织中的α2相含量，从而提高强度。
研究表明，通过锻造变形，可以大幅度提高TiAl合金的塑性、强度和疲劳性能。锻造TiAl合金的比强度与铸造TiAl合金相比，从室温到1000℃范围内均有大幅度提高。经过挤压变形的TiAl合金最高断裂强度可达1000MPa。
由于TiAl合金具有高比模量、高蠕变抗力和抗燃烧的特点，其在航空发动机最佳的应用部位是高压压气机叶片和低压涡轮叶片。采用TiAl合金制造叶片不仅可直接降低叶片零件的质量，而且可以显著降低轮盘的载荷，从而实现系统的减质量效果。GE公司为波音787客机研制的GEnx发动机低压涡轮第6，7级叶片采用了TiAl合金叶片，取代镍基高温合金，质量减少达72.5kg。这是TiAl合金首次应用于航空发动机，而且是最新型的民用航空发动机，证明了TiAl合金在航空发动机上应用的良好前景。
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