与钛合金相比，钛基复合材料具有更高的比强度、比模量以及高温强度等特点，在航空航天领域有着潜在的应用前景。了解钛基复合材料高温力学性能与组织和成分的关系对扩大其应用范围有重要的理论和实际意义。本文将原位合成技术与传统铸造相结合制备了多种成分的TiC增强钛基复合材料，主要选用三种成分的基体合金：Ti-6Al-3Sn-3.5Zr-0.4Mo (Matrix1)；Ti-6Al-2Zr-1.5Mo(Matrix2)；Ti-6Al-3Sn-9Zr-1.5Mo (Matrix3)。研究TiC含量，基体成分和凝固条件对复合材料凝固组织的影响，分析复合材料基体组织在热处理过程中的演变行为，探讨了复合材料的室温和高温拉伸性能以及断裂行为，讨论复合材料组织与力学性能的对应关系，强化机制以及温度对复合材料拉伸强度的影响。XRD分析表明凝固析出的TiC处于缺C状态，TiC含量越高，缺C越严重。β热处理后，TiC内的C含量明显增加。随着TiC含量增加，其形貌由长条状向等轴状再向枝晶特征过渡。壁厚的降低和Mo含量的提高均可使Ti-C共晶点向高C迁移，致使初生TiC减少，共晶TiC增多。C可显著细化复合材料的β晶粒，并且析出的TiC可细化复合材料中α片层和α集束，改变了α相的集束特征。TiC含量高于15vol.%时，α相演变为等轴或近等轴形貌，因为TiC阻碍了α片层的生长。改变凝固条件来提高复合材料的冷却速度可细化α相尺寸，且α相以集束方式生长。说明TiC只能在较低冷速下才能阻碍α片层的生长。复合材料经β处理后，基体均为具有网篮特征的片层组织。以Matrix1合金为基体时，β处理后复合材料的α片层尺寸稍微降低，不过以Matrix2为基体时，复合材料经类似工艺处理，α片层明显细化。研究表明β处理能否引起片层细化主要取决于β稳定元素含量，特别是Mo含量。经α+β处理，复合材料基体演变为双相组织，α相的形貌和数量主要取决于热处理温度。β-transus+(20℃-40℃)/FC处理后，基体合金的组织为粗大的魏氏组织，而10vol.%TiC/Matrix1复合材料基体演变为等轴组织。该差异主要是因为该复合材料中TiC相的存在。α-Ti析出相与TiC相之间存在以下位向关系：[11-20]α//[0-11]TiC，(000-1)_α//(111)TiC；[2-1-10]_α//[011]TiC，(01-10)_α//(1-11)TiC。晶格错配度计算进一步说明TiC可以作为α-Ti析出相的形核基底。考虑到α相与TiC之间不存在严格的晶体学位向关系，α相只能以等轴方式生长。TiC含量，基体成分和凝固条件均对复合材料铸态室温力学性能有较大的影响。少量TiC的引入可显著提高复合材料的室温强度，不过以牺牲塑性为代价，TiC含量超过15vol.%，复合材料脆化严重。壁厚的降低可显著提高10vol.%TiC/Matrix2复合材料的室温屈服强度，但降低了室温塑性。增加基体中Mo含量有利于提高复合材料室温塑性的。β处理后以Matrix1为基体的复合材料的室温塑性明显提高，但强度变化较小。由于β处理引起的片层细化，以Matrix2为基体的复合材料的室温强度显著提高，不过塑性大幅降低。采用经典屈服理论来评估复合材料的屈服强度，结果显示理论值与实测值比较吻合。600℃下TiC含量的增加几乎未引起复合材料抗拉强度的提高，但700℃以上高含量TiC的复合材料更有优势，相比于基体合金，700℃下15vol.%TiC/Matrix1和20vol.%TiC/Matrix1复合材料拉伸强度增幅分别达81.1MPa和152.4MPa。β和α+β热处理对以Matrix1为基体的复合材料高温拉伸性能的影响很小。壁厚不同引起的10vol.%TiC/Matrix2复合材料抗拉强度差异随拉伸温度的提高逐渐减少，到650℃时壁厚对复合材料强度几乎没有影响。热处理可提高650℃以下以Matrix2和Matrix3为基体的复合材料的强度，更高温度下热处理引起的组织强化被基体软化所抵消。显然，热处理强化存在很大的局限性。断裂研究表明，较低温度范围内复合材料发生解理或准解理断裂，TiC的开裂主导了复合材料的断裂过程；在更高温度下复合材料发生微孔聚集型断裂。复合材料发生解理或准解理断裂的上限温度主要受TiC含量和基体成分影响。热处理对复合材料的断裂方式影响较小。TiC含量低于10vol.%，固溶强化和细晶强化只能在650℃以下才可发挥其作用。TiC含量高于15vol.%，TiC的承载强化效果在高温下得以增强且TiC含量越高其承载效果越明显。研究指出在不同温度区间，提高复合材料拉伸强度的路径是有很大差异的。650℃以下通过提高基体中合金化程度来提高基体强度可有效提高复合材料拉伸强度；700℃以上，只有基体强度和TiC含量同时提高，才可显著复合材料的拉伸强度。总体上，复合材料以及基体合金的拉伸强度在不同温度区间呈不同的降低趋势。从室温到600℃，材料的拉伸强度缓慢降低；600℃以上拉伸强度降低速率加快。复合材料基体随温度的软化特征与拉伸强度的变化相似，而TiC的承载应力呈先增加后降低的规律。基体强度的变化主导了复合材料拉伸强度的演化行为，TiC承载能力的变化只改变了复合材料较低温拉伸强度的演变特征。