钛基复合材料以其高比强、高比模和耐高温等优点而引起广泛的注意,近年来的发展很快。但由于其生产成本过高,制约了其在民用领域的应用。原位生成的颗粒增强钛基复合材料,具有增强体与基体相容性好,界面清晰、洁净,结合强,增强体在基体中分布均匀,而且成本低廉,工艺简单,因此逐渐受到人们的关注。同时,空心阴极等离子烧结作为一种新兴的粉末冶金烧结技术,是利用空心阴极放电效应作为新的烧结手段,能够实现对金属的高温、快速烧结。目前,利用空心阴极放电效应,烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料研究尚未见报道。因此研究空心阴极烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料的工艺具有重要的应用意义。本课题将通过制备复合材料基体Ti-6Al合金和原位合成TiC颗粒增强Ti基复合材料来研究空心阴极等离子烧结技术的工艺特点。过对传统空心阴极结构的讨论,在充分考虑烧结过程中的温度变化后,设计出了独特的阴极结构。钛合金基体的空心阴极等离子烧结过程可分为三个阶段:即预备阶段、升温阶段和保温阶段。烧结过程中试样的致密度随着烧结温度的增加而增加,烧结过程中烧结体致密化明显。保温时间对钛合金基体致密度也有很大影响。通过分析不同配比、烧结工艺对原位合成TiC颗粒增强Ti基复合材料力学性能的影响,得到优化的合成工艺:基体中添加0.9%石墨,极间距为10mm,工作气压为30Pa的条件下于1300℃烧结6h。在此条件下原位合成的TiC颗粒增强Ti基复合材料的力学性能最佳,TiC颗粒与基体结合良好,材料断裂以脆性断裂为主。对不同石墨含量配比Ti-6Al为基体的烧结试样进行耐磨性能试验,结果显示,由于基体中存在原位合成TiC颗粒,显著地提高了材料的硬度,Ti基复合材料的抗磨损性能也得到了较大提高。