颗粒增强原位自生钛基复合材料因其比强度和比模量高、制造成本低、抗氧化性强及蠕变性能佳等优点,而成为制造航空航天结构件的理想候选材料。但钛基复合材料热加工成形时变形抗力高且热加工窗口窄,氢化处理将氢作为钛基合金热加工时的临时合金元素,材料经过氢化-热加工-除氢后,可细化组织、降低变形抗力且不影响材料最终力学性能。针对传统氢化处理技术效率低、耗时长且只能处理薄壁件的缺点,本文采用液态氢化的方法,即在氢-氩混合气体中直接熔炼材料,从而使复合材料的制备与氢化同时完成。由于氢直接参与了复合材料的凝固过程,因此由氢引起的复合材料中基体组织与增强相分布和形态的变化,均对其后续的热加工及变形后的组织产生影响,本文将针对以上问题进行系统研究。采用液态氢化制备的增强相总体积分数为5%的(TiB+TiC)/Ti-6Al-4V复合材料中只含有α相、β相、TiB以及TiC,无氢化物产生。研究所制备的复合材料铸锭凝固组织发现,增强相分布自上而下呈现梯度变化,顶部为增强相偏聚在初生β相晶界处的近似网状结构,中心部位为均匀弥散分布,底部初生β相受定向热流影响呈柱状晶形貌,增强相分布在晶界处形成条状组织。研究液态氢化对复合材料中增强相分布的影响发现,增强相分布随氢含量上升由均匀弥散分布转变为近似网状分布,这是由于氢化引起熔体表面过热并激活原子扩散,进而增加了初生β相的生长速率导致其晶粒粗化,增强相分布在初生β相晶界处。研究氢化对增强相形貌的影响发现,氢化使TiB长径比变大而TiC颗粒尺寸变大,这是由于氢化促进熔体中原子扩散,进而使TiB沿择优生长方向长成细长的晶须,而TiC长成较大尺寸的等轴颗粒。研究氢化对增强相与基体结合界面的影响发现,氢化没有改变TiB与基体界面处的原子结合,而TiC与基体界面为分子过渡,氢化促使C原子向基体扩散,进而减小了过渡层厚度。通过动态热模拟试验研究液态氢化对基体及复合材料在不同变形温度及应变速率下的高温变形行为,发现在较高温度(800℃~850℃)变形时,氢化对Ti-6Al-4V基体软化效果较强,而在较低温度(700℃~750℃)变形时,其流变应力随氢含量增加先下降后上升。液态氢化在复合材料热变形时引起软化与硬化的双重效果,850℃以下变形时,氢化对基体的软化效果较弱,而增强相的网状分布结构因其晶界强化效应而使流变应力增加;850℃变形时,氢化导致β相含量、动态再结晶程度以及位错可动性增加,氢化对基体较强的软化效果使复合材料流变应力降低,进而提高了复合材料热加工性能。利用动态材料模型建立了复合材料高温变形的本构方程,计算结果显示未氢化与氢化后复合材料在两相区变形的热激活能分别为339.65kJ/mol和286.5kJ/mol,热加工图表明氢化缩小了复合材料热加工时的变形失稳区,拓展了其热加工窗口并增加了理想变形区。研究复合材料热变形后的组织发现,氢化促进了基体合金中原始组织的破碎和分解,并加速新晶粒生成;研究氢化对复合材料变形后增强相破碎与再分布的影响发现,氢化后破碎的增强相分布更加弥散,这是由于氢化增加了基体合金的高温流变能力;利用透射电镜和EBSD分别研究了复合材料热变形后相含量、动态再结晶与位错密度,发现氢化增加了β相含量,显著提高了动态再结晶体积分数,并增加了低密度位错区占比。研究氢化对复合材料热变形后的界面影响发现,氢化显著减少了界面处孔洞,界面处孔洞主要来自基体与增强相变形的不协调以及增强相破碎,氢化提高了基体合金高温变形时的流变能力并促进基体合金非连续动态再结晶晶界的迁移,进而使基体合金更有效占据变形后界面处的缺陷。