颗粒增强钛基复合材料具有高的比强度和热稳定性及良好的耐蚀性,在航空航天领域显示了良好的应用前景。目前,国内外主要针对α及α+β基体的钛基复合材料进行研究,很少涉及β基体的复合材料。本文以β钛合金Ti-32Nb-2Zr-2.8Mo为基体,探索了TiC颗粒增强钛基复合材料的新型制备工艺及其组织与性能的关系,主要研究结果如下:探索了复合材料制备的新工艺。以纳米金刚石为碳源,通过高能球磨混粉、SPS烧结和熔铸法相结合的工艺制备出一系列复合材料,其原位生成的TiC颗粒尺寸细小,体积含量可控,分布均匀性良好。为避免高能球磨工艺引入的Fe、Cr及Ni等杂质元素的影响,揭示TiC颗粒的增强作用,在后续工艺中均采用了手工混粉工艺。研究了纳米金刚石添加量对铸态复合材料组织的影响。随纳米金刚石添加量的增加,TiC的含量由2.5 vol%增加到7.5vol%,其形貌由等轴状小颗粒逐渐长成条纹状组织,最终变为粗大的树枝晶,且在基体中分布的均匀性逐渐变差。研究了纳米金刚石添加量对固溶态复合材料组织和性能的影响。经1000℃固溶处理后,发现TiC形貌与分布表现出与铸态组织相同的规律。由于TiC颗粒为β基体的凝固提供形核核心,并在热处理时阻碍β晶界的迁移,研究发现,随TiC含量增加,β晶粒得到显著细化,使复合材料的强度逐渐上升;另一方面,TiC含量的增加使复合材料的弹性模量逐渐升高。研究了450℃~550℃时效处理工艺对复合材料组织及性能的影响。研究发现,在同一时效温度下,随纳米金刚石含量的增加,生成的TiC可为β基体中α相的析出提供更多核心,使α相析出量增加并细化其尺寸,同时TiC也能细化β晶粒,这导致复合材料的强度和弹性模量上升,而延伸率下降。随时效温度的升高,TiC的析出量增多并逐渐粗化,同时α相含量降低并粗化,这导致复合材料的强度和弹性模量降低,而延伸率上升。采用石墨粉为碳源制备了7.5vol%TiC增强复合材料,研究了冷却工艺对其组织及性能的影响。与缓冷工艺相比,采用快冷工艺制备的复合材料,其TiC粒径明显减小、分布均匀性提高,时效析出的α相含量更高且更细小,使复合材料的综合力学性能更好。上述工作为优化钛基复合材料的综合力学性能提供了一条新途经。