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钛合金由于比强度高、耐腐蚀性好和优异的生物相容性被应用于航空航天,防务装备和医疗器械等尖端科技领域。然而高昂的价格、较差的硬度限制了钛合金在民用制造领域的大规模推广。陶瓷颗粒增强钛基复合材料可显著提高钛合金硬度、弹性模量和高温力学性能。等离子烧结、3D打印等新型工艺虽已被证实可制备高性能钛基复合材料。但这些工艺往往会陷入材料性能和生产成本的矛盾困境。混合元素粉末冶金法（BEPM）被认为是最经济的钛基复合材料制备手段之一。然而烧结态材料的大量残余孔隙和组织成分的不均匀性需要通过额外的热机械加工手段调节,使得该方法的成本优势大幅降低。基于以上原因,本文以低成本制备致密度高、组织成分均匀的钛基复合材料为目标,采用廉价的氢化钛（Ti H2）作为主要基体材料,以氢辅粉末冶金法为蓝本,结合混粉、球磨、压制、烧结等常规粉末冶金手段,充分利用Ti H2的特性及氢的可逆合金化作用,创新性地提出了氢化-二次烧结工艺和基于球磨-混粉复合粉体的氢辅烧结工艺。提高了钛基复合材料致密度,改善了组织成分均匀性,细化了基体晶粒和增强相。使用微观组织表征、物相分析、热力学分析、杂质含量分析、常温力学性能测试等手段分析了工艺参数对复合材料烧结致密化过程、强化机制以及断裂失效机制的影响。本文为高性能钛基复合材料低成本制备工艺的发展探索出了新路径。具体的研究工作和主要结论如下:（1）以（～88μm）TiH2和（～10μm）TiB2作为初始粉末,采用氢化-二次烧结工艺制备了增强相体积分数为8.4%和16.8%的原位Ti/Ti B复合材料。氢化工艺将残余孔隙率高、增强相偏析团聚的预烧结态材料转化成低强度的脆性氢化预合金组织（Ti Hx-Ti B）。球磨过程把粗大的硼化物增强相和团聚体破碎细化并均匀分布在混合粉体中。二次烧结过程中,氢化预合金粉末压坯的脱氢行为使其产生了与纯Ti H2烧结类似的体积收缩程度和烧结致密化过程。相变导致晶格中形成了大量晶体缺陷,促进了原子扩散和孔隙愈合。增强相的均匀分布限制了基体晶粒在二次烧结过程中的粗化长大。因此,得到了细小增强相均匀分布、基体晶粒细化的高致密Ti/Ti B复合材料。与预烧结态相比,二次烧结态Ti/8.4 vol.%TiB复合材料的孔隙率从7.5%降低到0.8%,硬度从260-270 HV增加到390-410 HV,抗拉强度从862 MPa提高到1087 MPa。（2）添加相粉末的种类和粒径分布对烧结态微观组织均匀性、残余孔隙和硬度影响很大。（～5μm）硼粉和（～5μm）石墨粉易在混粉过程中形成团聚体,造成预烧结态组织增强相团聚偏析并生成大量气孔。粉末压坯中,较大尺寸的Ti B2或B4C颗粒会在烧结后演变为被大量残余孔隙包裹的“海胆”状未完全反应增强相组织。造成烧结态组织成分不均匀性的主要原因为基体颗粒脱氢导致的剧烈体积变化、不同元素扩散速率的差异、混粉阶段添加相颗粒的团聚和不均匀分布以及Ti B相特殊的生长机制。氢化-二次烧结工艺显著降低了添加相对烧结态组织的影响。与预烧结态相比,二次烧结态复合材料组织性能明显改善。（3）以（～88μm）TiH2,（～63μm）铝钒中间合金粉和（～10μm）Ti B2作为初始粉末利用氢化-二次烧结工艺成功制备了近全致密（孔隙率＜1%）的Ti6Al4V/Ti B复合材料。对组织成分不均匀的预烧结态材料进行氢化-球磨处理使其转化成了低强度的（Ti-Al-V）Hx-Ti B氢化预合金粉。二次烧结过程中,均匀分布于晶界和晶粒内部的细小Ti B增强相抑制了β相晶粒在高温烧结阶段的粗化长大。炉冷过程中,非均匀形核从晶界和Ti B相处同时展开,使基体形成了细小的近等轴状α+β组织。造成材料强度提升的因素主要包括:孔隙的愈合、基体晶粒的细化、Ti B的均匀分布对负载能力的提升、增强相尺寸降低引起的位错强化以及杂质含量的增加。与预烧结态相比,二次烧结态Ti6Al4V/10vol.%Ti B复合材料的孔隙率从6.8%降低到0.7%,硬度从250-270 HV增加到430-440 HV,抗压强度和抗拉强度分别从1622 MPa、510 MPa提高到2137 MPa、993 MPa。由于氧含量较高（0.784%）,材料室温下失效模式为脆性解理断裂。（4）基于球磨-混粉复合粉体的氢辅烧结工艺制备了Ti6Al4V/5 vol.%Ti B复合材料。对（45～88μm）HDH-Ti（氢化脱氢钛粉）和（～10μm）Ti B2进行2-6小时的预球磨可细化添加相颗粒、减少颗粒团聚并增加添加相与基体颗粒的接触区域。Ti H2提高了烧结过程中的原子扩散速率并降低了材料杂质含量。通过对HDH-Ti（预球磨过程）与Ti H2（混粉过程）添加比例的控制可实现对烧结态复合材料孔隙率、组织均匀性、力学性能的控制。球磨时间为4小时、HDH-Ti与Ti H2添加比例为1:1时,制备出了氧含量低（0.374%）、增强相分布均匀的高致密（孔隙率0.6%）Ti6Al4V/5 vol.%Ti B复合材料。对比同成分二次烧结态材料,其抗压强度（1923 MPa）和抗拉强度（1183 MPa）略低,但延伸率从0%大幅提高到7.3%。材料室温断裂机制模式为韧-脆混合断裂。