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本文以平均粒径150μm的Ti6Al4V颗粒和3μm的Ti B2粉末为原料,采用铺粉-粉末冶金的方式,通过球磨混粉、粉末堆叠以及热压烧结的工艺,成功制备了两级层状-网状TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料。通过调整复合材料层的增强体含量、试样结构以及轧制变形量,测试材料的室温拉伸、三点弯曲以及室温冲击性能,分析了该复合材料在不同加载模式下的增韧机理。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及透射电子显微镜(TEM)对制备出的复合材料进行组织表征和断裂分析。结合力学性能的测试结果以及组织表征结果,认为该种复合材料结构在弯曲(尤其是缺口弯曲),以及冲击条件下发挥出了明显的增韧效果,增韧主要通过界面裂纹以及合金层增韧等方式完成。热轧制工艺可以明显提高材料的强度、延伸率以及韧性,轧制TD方向试样的性能要优于轧制RD方向。通过一系列探索,最终采用直接铺粉的方式成功制备了层厚可控、界面结合力高的TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料,且复合材料层内部的晶粒存在着明显的细化。所制备的两级结构复合材料是以钛层和钛基复合材料层为一级层状单元,并在钛基复合材料层中引入了网状结构作为二级单元。其中一级结构的层厚均匀,相邻层之间的界面结合过度十分良好。室温拉伸测试结果表明,TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料在拉伸过程中并未起到增韧效果,这与界面强结合导致的变形不协调有关。三点弯曲测试结果显示,TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料在最外层为合金层时会有较好的增韧效果,且预置裂纹的位置也会对材料性能有很大影响。在相同增强体含量的缺口弯曲测试中,TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料吸收的裂纹扩展能量是网状结构Ti Bw/TC4复合材料的300%以上,这说明了TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料对裂纹的扩展阶段具有较好的阻碍抑制作用。室温冲击测试结果则表明,TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料的冲击性能为网状结构Ti Bw/TC4复合材料的400%左右,这与合金层的引入密切相关。通过对冲击力-位移曲线的分析以及组织的观察得出,随复合材料层增强体含量的提高,材料的冲击性能的提高与界面裂纹有关。材料的热轧制可以降低TC4-(Ti Bw/TC4)复合材料各层的厚度,且随轧制变形量的增加,织构强度提高,变形后的材料基体中存在大量位错,晶须则沿轧制的RD方向偏转分布。轧制后材料的强度、延伸率以及韧性均较烧结态材料存在明显的升高。轧制变形量40%时材料的抗拉强度达到1000Mpa,延伸率达到7%以上,这说明材料的热轧制可以在一定程度上提高材料的性能。