钛基复合材料具有比强度高、高温耐久性能好等特点,在航空航天领域等领域具有广阔的应用前景。近年来,钛基复合材料的研究主要集中在组织调控与性能优化方面。细晶强化是改善材料力学性能的有效方法之一。钛基复合材料传统的热加工工艺虽然可以细化基体组织,但会显著改变材料原有的几何尺寸,而等径弯曲通道变形（ECAP）可在保持材料原有几何尺寸的基础上获得超细晶组织。本文采用ECAP剧烈塑性变形工艺成功地制备了基体为超细晶组织的原位自生钛基复合材料,研究了变形温度、挤压道次、增强体含量对复合材料微观组织和力学性能的影响,揭示了增强体促进超细晶形成的机理,并开展了超细晶钛基复合材料热稳定性的研究。研究结果表明:提高变形温度有利于连续动态再结晶,促进超细晶粒形成。增强体含量为1.2%的复合材料一道次ECAP后,变形温度仅600/700?°C时,基体内以位错缠结而成的胞状结构（⁵00 nm）为主。800/900?°C的变形温度下,位错的湮灭和重组诱发大量超细晶粒（100⁵00 nm）的形成,而La₂O₃颗粒阻碍了高温下超细晶粒的长大。因此高变形温度更有利于细晶强化。另一方面,TiB晶须的平均长径比随变形温度的升高而下降,900?°C变形后仅为2.1,低于TiB室温临界长径比2.7,减弱了TiB的承载强化效果。基体与增强体两方面的因素共同作用,导致了随变形温度升高材料抗拉强度的变化不明显,各变形温度下抗拉强度均在1100 MPa左右。TiB长径比的降低还使其在拉伸过程中更易与基体发生脱粘,形成裂纹源,使得复合材料塑性从锻态时的13.25%最低下降至9.69%。增加挤压道次有助于细化基体组织,但对增强体的影响不显著。增强体含量为1.2%的复合材料在800?°C一道次ECAP变形后,基体中超细晶粒与残余片层并存,平均晶粒尺寸由锻态时的2.11μm下降至0.32μm,显微硬度由锻态的278.49 HV提升至303.41 HV,细晶强化效果最为显著;二道次后基体进一步细化并变得均匀,平均晶粒尺寸下降至0.28μm,大角度晶界所占比例仅16%;三道次后平均晶粒尺寸为0.27μm,大角度晶界所占比例增加至25%。二、三道次后由于基体的平均晶粒尺寸基本不变,因此复合材料的显微硬度均在308 HV左右,相比一道次略有提升。多元多尺度增强体可促进基体细化。TiB晶须在ECAP过程中可与位错相互作用,在端部或断裂处促进超细晶形成。纳米级La₂O₃颗粒以阻碍位错运动,钉扎晶界的方式细化组织。因此900°C一道次ECAP后,不含增强体的Ti-6Al-4V合金抗拉强度相比锻态时仅提升3.9%,而复合材料的提升幅度显著,增强体含量为1.2%的复合材料抗拉强度的提升幅度可达15.6%。另一方面增强体含量增加至2.4%后,TiB长径比的增加不利于超细晶的生成,并且复合材料在ECAP过程中的变形不均匀性加剧,基体中微裂纹萌生,导致抗拉强度低于增强体含量为1.2%时的材料,延伸率也显著下降至4.59%。ECAP制备超细晶钛基复合材料具有良好的热稳定性。600°C热暴露50 h后各增强体含量材料的平均晶粒尺寸均小于1μm,仍属于超细晶范畴。600°C热暴露12.5⁵0 h时,晶粒长大行为对时间敏感,热暴露25 h后才观察到基体发生再结晶和晶粒长大,平均晶粒尺寸增加至0.76μm。400⁶00°C热暴露50 h时,基体的回复和再结晶对热暴露温度敏感,500°C和600°C下大角度晶界才增加至22%以上。材料的高温抗氧化性能优良,600°C热暴露50 h后氧化层总厚度也仅有2.41μm。氧化层可分为氧高梯度扩散区和致密氧化膜区两个部分,氧化膜致密且紧紧附着于基体上,可有效抑制氧向基体深处的扩散。增强体含量对于氧化膜和氧扩散层厚度的影响不明显。ECAP后La₂O₃和TiB增强体与基体之间结合紧密,增强体周围的基体深处并未出现氧元素的异常富集。