钛基复合材料相较于传统的金属材料与陶瓷材料而言,具有较高的比强度以及较为良好的抗冲击性能,同时相比于镁基复合材料以及铝基复合材料具有更为优异的耐高温性能。特别指出,钛基复合材料因其具有质轻的优势,有望在未来的航空与航天领域取代传统镍基高温合金,使飞行器发动机进一步减重可达40%以上。然而,就目前研究的钛基复合材料体系而言,其服役温度依旧难以逾越800℃的瓶颈。虽然基于合金元素法的思路可以开发出更为耐高温的钛基复合材料,但在耐热温度提高的同时,往往伴随着由于引入过量合金元素的固溶析出,导致材料室温塑性的急剧下降,无法使材料兼具优异的综合力学性能以及高温抗氧化性能。本课题一方面通过向钛基体中引入不同种类的陶瓷增强相,对复合材料的成分进行优化以提高其耐热温度;另一方面通过改变增强相的分布形式,对复合材料的结构进行改良以确保其综合力学性能,在不降低综合力学性能的同时进一步提高钛基复合材料的服役温度。本课题通过低能球磨将TiB₂粉末、石墨粉末以及硅粉均匀地镶嵌到TA15钛合金粉末周围,随后采用真空热压烧结工艺,通过原位自生反应获得（Ti C+Ti B）一级网状结构增强体,并通过Si元素固溶析出（Ti Zr）5Si3二级网状结构增强体,设计并制备三元增强（TiC+TiB+（TiZr）₅Si₃）/TA15复合材料。对该复合材料以及相应对照组试样进行不同温度的循环/短时氧化试验,比较其氧化行为以及氧化动力学规律,借助多种分析测试手段研究复合材料氧化膜的表面/截面微观组织形貌与物相组成,探索不同增强相对于复合材料抗氧化性能所产生的影响,并尝试解释复合材料氧化膜的生长机制。获得了如下研究结果:对（TiC+TiB+（TiZr）₅Si₃）/TA15复合材料的氧化行为进行研究。三元增强（TiC+TiB+（TiZr）₅Si₃）/TA15复合材料相较于二元增强（Ti C+Ti B）/TA15复合材料以及一元增强Ti C/TA15、Ti B/TA15复合材料,展示出更为优异的抗氧化性能。其在不同氧化温度下的氧化动力学曲线均呈抛物线规律,此外与对照组试样相比其氧化增重最少,且氧化膜与基体结合良好,从始至终未出现剥落的现象。对复合材料的氧化膜进一步分析,发现其氧化膜为双层膜结构,最外侧为Al2O3与TiO₂混合层,内侧为TiO₂层,SiO₂颗粒弥散的分布在氧化膜中。其中Ti-O氧化物的组织形貌及物相组成受热力学与动力学因素共同影响:氧化温度较低或氧化时间较短时,表面Ti-O氧化物以针状Ti6O/Ti3O为主;氧化温度较高或氧化时间较长时,表面Ti-O氧化物以颗粒状金红石型TiO₂为主。对（TiC+TiB+（TiZr）₅Si₃）/TA15复合材料的抗氧化机理进行研究。一级网状结构（Ti C+Ti B）的引入增加了复合材料的相界面积,一方面相界面处较高的晶格畸变能有利于氧化物的优先形核;另一方面增强相特殊的网状分布形式,可以诱导优先形成的氧化物均匀包裹在基体周围,继而有效抑制氧的内扩散,改善复合材料的抗氧化性能。二级网状结构（Ti Zr）5Si3的引入将在高温环境中氧化生成SiO₂,SiO₂的生成有利于多孔TiO₂层的致密化,提高氧化膜对基体的保护能力,从而进一步阻碍氧的内扩散。此外,复合材料的氧化膜中氧化物的尺寸呈梯度分布,氧化膜中存在大量的孪晶结构陶瓷颗粒,氧化物的梯度生长机制以及孪晶生长机制可以很好地缓解氧化膜的生长应力,提高氧化膜与基体的结合强度。特别指出,在氧化膜与基体的界面处观察到一层由Ti-Al-N三种元素构成的三元相,其与基体α-Ti保持良好的界面关系。三元相的存在可以有效抑制氧的内扩散,继而可进一步改善复合材料的抗氧化性能。对（TiC+TiB+（TiZr）₅Si₃）/TA15复合材料氧化取向性进行研究。发现氧化初期钛合金基体相较于增强体优先发生氧化,钛合金基体表面偏离（0001）晶面取向的晶粒相较于靠近该晶面取向的晶粒优先发生氧化。（0001）晶面为密排六方结构（hcp）α-Ti的密排面,密排面由于原子密堆垛具有更少的氧空位,因而表现出更耐氧化的特点。