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本文提出了一种新型的原位自生芯-壳结构粒子Ti@Al3Ti增强的Al基复合材料及其制备技术—粉末混合触变成形。该新型复合材料有望克服现有粒子增强铝基复合材料质脆的问题,该技术综合了粉末冶金技术和触变成形技术的优点。先以粉末冶金法的混粉和压实步骤获得混合粉末冷压制块,然后利用触变成形的部分重熔和成形步骤,最终获得复合材料零部件。部分重熔过程不仅可以获得触变成形所需半固态组织,而且通过原位反应得到Ti@Al3Ti芯-壳结构的增强体粒子。本文以Ti-Al-2024Al混合粉末冷压块为研究对象,研究了Ti-Al-2024Al混合粉末冷压块在部分重熔过程中的组织演变,同时通过点滴实验模拟了Ti与Al之间的反应,目的是为后期触变成形奠定理论基础。研究结果表明:Ti-Al-2024Al混合粉末冷压块在640℃加热60min之后,可获得细小、近球状初生相颗粒均匀悬浮于液相中的理想的半固态组织。部分重熔过程中的微观组织演变可以分为四个阶段:2024Al粉末中共晶组织的溶解导致的粉末内部晶粒的快速粗化（05min）;球状初生相颗粒的形成和颗粒间的液相薄膜的形成（5min15min）,一个球状粉末演变成一个初生相颗粒;粉末部分熔化导致液相率增加和为了减小固液界面能而发生的初生相颗粒的轻微粗化（15min25min）;初生相颗粒的缓慢粗化（25min）。过低或过高的重熔温度都不能获得理想的半固态组织,结合基体合金在不同温度重熔60min的组织演变情况,640℃为最佳的半固态重熔温度。组织中的孔隙数量随着加热时间的变化情况也分为三个阶段:部分重熔初期（015min）,组织中的液相率低,由元素扩散系数不同引起的Kirkendall效应占主导地位,导致孔隙数量随加热的延长而迅速增加。重熔中期（1530min）,试样温度上升,粉末部分熔化,组织中液相率增加,液相对孔隙的填充作用逐渐占主导地位,导致孔隙数量随加热时间的延长而降低。重熔后期（30min以后）,相变引起孔隙数量增加占主导:Ti转变成Al3Ti,体积膨胀,颗粒之间的斥力增加,导致组织中的孔隙数量迅速增加。组织中孔隙数量随温度的变化情况表明:随着部分重熔温度的升高,组织中的液相增加,液相对孔隙的填充作用远大于Kirkendall效应。从而使孔隙数量随重熔温度的升高而不断减小。随着加热时间的延长,在液相填充和减小固-气界面能的驱动下,组织中孔隙的形状逐渐趋于圆整,孔隙的尺寸也逐渐减小。在640℃下加热1520min Ti粉颗粒与Al熔体反应形成一种由金属间化合物Al3Ti致密层包裹Ti芯的壳-芯的芯-壳结构粒子-Ti@Al3Ti。随着加热时间的延长,Al3Ti反应层沿Ti粉末的径向生长,厚度逐渐增加。对于一定尺寸的Ti粉末而言,当Al3Ti反应层达到一定厚度时,在Kirkendall效应、相变引起的体积变化和Al3Ti脆性本质三者的综合作用下,孔洞和裂纹会在Al3Ti反应层中形成,导致Al3Ti相的破碎和剥落。接着又形成一致密层,随后又破裂、剥离,如此反复直至Ti粉颗粒反应完。当加热至210min以后,Ti颗粒几乎全部反应完全,形成中间致密外层疏松的Al3Ti颗粒聚集体。Al3Ti反应层的厚度随加热时间呈抛物线规律增长,其关系式可表述为88.0（28）（35）1.0 tx。经计算,由TTiAli3?相变引起的体积膨胀大约为261%,因体积膨胀在反应层中引起的应力大小可由（7） 计算得到。Al3Ti反应层的厚度随部分重熔温度的升高呈线性增长。点滴实验结果表明:Al3Ti反应层是双向生长的,但向Ti板一侧的推进速度要小于往Al一侧推进的速度,原因是由于Ti原子通过Al3Ti向Al熔体中的扩散速率要大于Al原子通过Al3Ti向Ti板中的扩散速率。通过统计和分析可知,粉末压块和点滴实验中反应层厚度随时间的二次拟合关系式分别为:17.021.443.02tt X（10）（10）-（28）b,06.097.112.02tt X（10）（10）-（28）a,表明混合粉末压块实验中Al-Ti的反应速率快,这是由于在粉末压块实验中,Ti颗粒与Al液的接触面积要大于点滴实验中Ti板与Al液的接触面积。此外,点滴实验中在反应开始阶段,反应层的生长以原子扩散为主,在反应后期,由原子扩散转为晶间扩散,反应速率逐渐减缓。点滴实验中Al3Ti反应层厚度随温度呈线性增长。