钛基复合材料具有高的比强度、比模量和良好的高温性能,在航空航天领域得到广泛应用。研究复合材料的铸造性能和组织对其力学性能的影响,对获得性能优异的复合材料铸件具有重要意义。本文开展了一系列研究,采用熔铸法原位合成了TiB和La2O3增强钛基复合材料,研究基体合金和复合材料的流动性,以及热处理对基体合金和复合材料的组织和力学性能的影响,主要取得以下研究成果:基体合金的铸造组织为片层组织,晶粒粗大。复合材料的铸造组织为网篮状片层组织,晶粒细小。增强体在基体中均匀分布,与基体结合良好。TiB为细长晶须状,La2O3颗粒为球状,直径约为100~200nm。复合材料的凝固结晶范围较基体合金窄,金属液和固相的散热能力较基体合金弱,金属液保持液态的时间长,另一方面,稀土元素La净化了合金液,这些使复合材料拥有比基体合金更好的流动性。基体合金的停止流动机制为端部堵塞,等轴晶在端部聚集长大,当固相达到一定比重时发生堵塞,金属液停止流动。钛基复合材料的流动停止机制为金属液中部的等轴晶不断长大,当堵塞区的孔径减小到一定值时,金属液和等轴晶间的摩擦力使金属液停止流动。基体合金经α+β、β和β三段水冷热处理后均为网篮组织,组织较热处理前得到明显细化。钛基复合材料α+β两相区热处理后为片层组织和少量近等轴α组织的混合组织,β热处理、β三段水冷热处理和β三段空冷热处理后复合材料均为网篮组织。热处理后基体合金的室温力学性能有所提高,基体合金经β三段水冷热处理后具有最好的室温和高温力学性能。复合材料经β热处理后的室温强度最高,屈服强度为1128MPa,抗拉强度为1190MPa,延伸率为1.6%。复合材料在600℃和650℃的抗拉强度较基体合金有了大幅提高,在700℃时,复合材料的增强效果减弱。复合材料经β热处理后具有最好的高温抗拉强度。复合材料在室温、600℃和650℃的断裂机制为TiB短纤维承载断裂。在700℃为TiB承载断裂和TiB短纤维端部脱粘。