由于钛合金拥有比强度高、比刚度高、耐蚀等优异性能,制备高性能钛合金具有较高的研究价值。本文采用“高能球磨-冷压烧结”的工艺技术,制备Ti-8Si、Ti-8Si-0.7Zr、Ti-8Si-1.4Zr、Ti-8Si-2.8Zr、Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃和Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y₂O₃六种钛硅合金,并分析其成分与组织,以及硬度、高温抗氧化、抗热腐蚀、耐磨性等性能。所开展的工作与创新性成果如下:对钛硅合金的组织与成分展开了研究。经高能球磨,单质元素混合粉末产生细化、均匀化与机械合金化效果;除含有Ti5Si4、Ti Si、Ti Si2等钛硅化合物,添加Zr与Y₂O₃后,出现Ti2Zr、Zr3Si2等锆化物。经烧结,烧结过程中球磨后产生的钛硅化合物向Ti5Si3稳定相转化,其中,Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃合金中Ti5Si3相含量最高;且Zr与Y₂O₃都能促进Ti、Si单质间反应,合金化效果增强,都大幅度提高其致密性;合金组织均匀,Zr起到较好的固溶强化作用,而Y₂O₃起到弥散强化与细晶强化效果。分析了合金的显微硬度与断裂韧性。Zr及Y₂O₃是通过改变高硬度的Ti5Si3等物相的含量以及固溶体比例而起到弥散强化或固溶强化效果,改变其显微硬度。其中,Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃合金的显微硬度最大,其数值（约1377 HV）比Ti-8Si合金（1020 HV）提高了近35%。添加Zr与Y₂O₃后,Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y₂O₃合金的KIC值最高（约10.97MPa/m1/2）,比Ti-8Si合金（约5.76 MPa/m1/2）提高了近90%。研究了所有合金的抗氧化性能。不同配方合金在700℃、800℃和900℃下氧化后表面氧化产物均主要为锐钛矿或金红石型Ti O2相,Si O2相。氧化膜基本上由表面Ti O2氧化层、Ti O2与Si O2构成的复合氧化层或内部Si O2氧化层构成。随氧化温度升高,氧化产物尺寸增大,氧化膜增厚。添加Zr和Y₂O₃均能增加金红石型Ti O2的含量,提高Ti-8Si合金的抗氧化性能,氧化动力学曲线大都符合抛物线氧化规律。700℃下,所有合金都达到完全抗氧化等级,其中Ti-8Si-1.4Zr合金的平均氧化速度K+值（0.0289 g.m-2.h-1）最小,比Ti-8Si（0.097 g.m-2.h-1）降低了约70.21%;800℃下,仅有Ti-8Si-0.7Zr和Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃两种配方合金达完全抗氧化等级;900℃下,所有配方合金都在抗氧化等级以内,其中以Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y₂O₃合金的K+值（0.351 g.m-2.h-1）最小,比Ti-8Si（0.918g.m-2.h-1）降低了约61.76%。添加Zr元素后,Zr促进Ti的选择性氧化,在700℃下氧化主要由O元素向内扩散控制,而800℃和900℃下氧化主要由Ti、Si元素向外扩散控制;添加Y₂O₃有利于降低氧化膜厚度,此时,氧化主要由Ti、Si、O的扩散控制,但是,其中Si扩散形成Si O2氧化物对氧化速度的影响较大。研究了Ti-8Si-1.4Zr、Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃和Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y₂O₃三种合金的热腐蚀性能。三种合金在700℃的25%Na Cl+75%Na2SO4熔盐中30 h热腐蚀后,Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y₂O₃合金的抗腐蚀性能最好。表面腐蚀层产物主要为金红石Ti O2与Si O2相,少量Na Ti O2、Na2Si2O5等化合物。腐蚀层较厚,均匀覆盖在合金表面,且未发生腐蚀层裂纹或是脱落现象,与基体的结合性较好。随Y₂O₃含量升高,腐蚀层厚度减小。研究了Ti-8Si、Ti-8Si-0.7Zr、Ti-8Si-1.4Zr和Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃四种合金的摩擦磨损性能。研究表明:Ti-8Si合金的摩擦系数最低（约为0.365）,但磨痕最宽（约407μm）,耐磨性最差;添加Zr使摩擦系数增大,但可以降低其磨痕宽度,改善Ti-8Si合金的耐磨性;Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y₂O₃合金的摩擦系数较小（约为0.375）,磨痕宽度最小（255μm）,耐磨性最佳,说明Y₂O₃对提高合金的耐磨性能具有显著作用。四种合金的磨损都以疲劳磨损为主,伴随着磨粒磨损和氧化磨损。总之,添加Zr与Y₂O₃可以改善Ti-8Si合金硬度、断裂韧性、抗氧化、腐蚀及摩擦学性能,为Ti-Si体系材料的设计与发展提供更多思路。