TiAl金属间化合物因其具有低密度、高比强度、高弹性模量、良好的抗蠕变以及抗氧化能力等优异的特性，有望广泛应用于航空、航天、能源及汽车的高温结构件等领域。然而，室温脆性仍然是其实用化的主要障碍。已有的研究表明，引入陶瓷（颗粒、纤维）增强相，获得TiAl基复合材料是改善该材料力学性能的有效途径之一。为此，本文分别利用Al-Ti-Al2O3w、Al-Ti-C、Al-Ti-B以及稀土氧化物掺杂的Al-Ti-C-Y2O3、Al-Ti-B-Y2O3体系，采用辅助压力放热弥散法（pressure-assisted exothermic dispersion，PAXD）制备出不同陶瓷相的一系列TiAl基复合材料，以求达到改善力学性能的目的。　　 论文主要研究了三个方面的内容：第一，采用机械合金化法，对金属单质Ti粉和Al粉按比例进行高能球磨，并外加Al2O3晶须，利用热压烧结制备了Al2O3w/Ti-Al基复合材料；第二，利用Al-Ti-C体系的放热反应，原位合成Ti2AlC/TiAl复合材料，同时探讨了Y2O3掺杂对该体系合成TiAl基复合材料的微观结构及力学性能的影响；第三，利用Al-Ti-B体系的放热反应，原位合成TiB/TiAl基复合材料，并分析稀土氧化物Y2O3掺杂对Al-Ti-B体系合成TiAl基复合材料显微组织与力学性能的影响。　　 研究结果表明：采用Al2O3晶须增强TiAl基复合材料。随着球磨时间的延长，起始组分粒径逐渐细化，甚至非晶化，增加了粉料表面能，提高了烧结推动力；同时，晶粒细化，致密度提高，使材料各方面性能都有了显著的提高。随着晶须加入量的增加，复合材料的抗弯强度得到显著提高，当加入量为10wt％Al2O3晶须，其硬度值最高；对于球磨2h的复合材料，其断裂韧性有所提高，但对于球磨30h的复合材料，其断裂韧性却有下降的趋势，然而综合性能都优于球磨2h的复合材料；采用外加纤维增强的方法，工艺较为复杂，成本也较高；此外，长时间的高能球磨往往会引入杂质，降低材料性能。　　 在Al-Ti-C体系中，原位合成了Ti2AlC/TiAl复合材料。从热力学角度分析，可能生成的最终产物有TiC、Al4C3和TiAl3，但反应却向生成Ti2AlC的方向进行；从动力学角度分析，TiC、Al4C3和TiAl3可能只是中间产物，所以通过控制动力学因素，可以获得三元相Ti2AlC在TiAl基复合材料中的最佳含量。反应初期，主要是Ti与Al的反应形成金属间化合物，放出的热量使系统温度升高；在1026℃左右，引发Ti与C之间的自蔓延反应，TiC生成，使系统温度进一步升高；同时，TiC溶解在TiAl基熔体中，通过保温析出三元相Ti2AlC，其机制可归结为溶解-析出机制。其增强相为Ti2AlC，并有微量的Ti3AlC生成，基体相为TiAl。三元层状Ti2AlC的生成，细化了TiAl基体晶粒，其层状结构阻止了裂纹扩展，同时，残余应力也有效强化复合材料。力学性能测试表明，该材料具有优良的机械性能，其抗弯强度可达743.84MPa，断裂韧性可达9.17MPa·m1/2。　　 在Al-Ti-C-Y2O3体系中，Y2O3的掺杂改变了该复合材料增强相组成，使其由掺杂前的Ri2AlC相转变为TiC相为主，并有少量Y3Al5O12（钇铝石榴石）脆性相的存在。增强相的变化使该材料微观结构及断裂方式发生改变，Ti2AlC/TiAl复合材料以穿晶解理断裂为主，而TiC/TiAl复合材料则以沿晶断裂为主。脆性相Y3Al5O12含量的增加对该复合材料的室温力学性能产生不利影响。　　 在Al-Ti-B体系中，原位合成了TiB/TiAl复合材料。研究表明，增强相TiB主要以颗粒状、板状及细棒状均匀分布在基体中，其尺寸范围为亚微米级，且界面干净、无污染。尽管热力学上TiB2较TiB更易于生成，但从动力学（原料配比，扩散及生长速率等）分析，TiB2可能只是中间产物而已；无论从热力学还是从动力学分析，AlB2都是不稳定相，易于分解。该体系反应初期，Al首先受热熔化使得Ti和B相继溶解于Al液中；Ti与Al之间发生化学反应形成Ti-Al金属间化合物，在此期间，也伴随AlB2的合成与分解。随着系统温度的升高引发了溶解于液相中的B和Ti产生高温自蔓延形成Ti-B化合物。通过保温阶段，TiB2完全转化为TiB。该TiB/TiAl复合材料的抗弯强度及断裂韧性较二元的TiAl金属间化合物有很大的提高，主要强化机制有：弥散强化、热膨胀合理失配强化机制、晶须（晶棒）强化。　　 在Ti-Al-B-Y2O3体系中，反应产物的相组成，基体为Ti3Al和TiAl相，增强相为TiB，并有微量的YAl3（BO3）4相生成。Y2O3的引入，改变了基体TiAl相和Ti3Al相相对含量，并生成了YAl3（BO3）4陶瓷相。其微细、均匀地扩散到基体内部，可细化晶粒，阻碍裂纹扩展。力学性能测试表明，适量Y2O3的引入能有效改善复合材料的力学性能。