颗粒增强钛基复合材料具有高比强度、低密度、高弹性模量等特点,成为钛基复合材料的发展趋势,原位合成相比外加法具有洁净的界面,避免了基体与增强相之间脆性层的产生,是钛基复合材料比较优异的合成方式之一。本文以高强度、高耐磨性为主要研究目标,通过粉末冶金与熔铸法原位合成了体积分数在10至35%的复合材料。利用粉末冶金制备一次锭,再用感应熔炼的方法熔炼浇注。选用基体为TA10合金和TC4合金,增强体选择为TiC、TiB或(TiC+TiB)。研究了不同体积分数增强体的形貌和分布特点,以及体积分数的变化对材料组织、力学性能的影响;使用TA2、TA15和TC4焊材研究了钛基复合材料的可焊性,通过950℃和1050℃不同时间退火研究了热处理工艺对微观组织和显微硬度的影响规律;最后,浇注的叶片验证了材料的实际使用性能。本文的主要的研究结果如下:(1)TiC增强体单相增强体积分数增加后,使材料合成的难度显著增加,最高可合成体积分数为25%。通过B元素的添加替代C降低了材料的合成难度,TiB和TiC混杂增强的体积分数可达到35%。(2)随着增强相体积分数的提高,原位合成TiC增强相由等轴状向枝晶状转变,TiB增强相由针状或短棒状向板条状转变。增强相形貌的改变主要受晶体结构和凝固过程生长条件所决定。(3)TC4基复合材料相比于TA10基复合材料的硬度要高,材料最高硬度达到567 HV10,压缩强度在体积分数为25%时达到最大值,1847 MPa。(4)(TiC+TiB)/TA10复合材料使用TC4焊材与TA15焊材焊接后融合区组织与复合材料基体组织的过渡性较好,更适合于钛基复合材料的焊接。(5)维氏硬度测试表明TC4和TA15焊材焊接后焊缝熔合硬度大于基体硬度,TA2焊材焊接后焊缝融合区硬度与基体硬度相当。(6)通过热处理工艺,TiC增强体发生了枝晶熔断和颗粒粒化现象,TiB板条出现碎化,对复合材料硬度的改变并不明显。(7)以钛基复合材料浇注的叶片铸件经过工况运行考核,没有出现断裂,耐磨性相比较原钛合金材质叶片寿命延长,达到了预期的目标。