钛基复合材料因其高强轻质、耐高温、耐腐蚀等特点而被广泛应用于航空航天等领域。但粉末冶金等工艺制备的钛基复合材料存在室温脆性,极大限制了其承力结构件领域的应用。通过调控增强体特征分布来改善材料的强塑性被认为是非常有效的途径,另一种可行的增强体特征调控形式是通过增强体择优分布设计实现特定方向性能的强韧化。由此可见,系统研究增强体空间结构对材料性能的影响是必要的。基于以上考虑,本课题将采用“低能球磨+真空热压烧结+等温多向锻造”的工艺,灵活的设计制备增强体呈不同特征分布的钛基复合材料,随后通过循环热处理的手段消除基体组织差异,进而量化分析研究不同增强体结构对材料性能的影响。本文选取等温锻造温度为1150℃,每道次锻造变形量视工序而定为15%至30%不等,制备出了TiB增强体呈圆饼状、椭球状等不同空间结构的钛基复合材料,并对制备过程中复合材料显微组织演变进行探究,对不同热塑性加工工艺的钛基复合材料性能进行对比。研究发现,多向锻造不仅可以灵活调控增强体空间结构,还极大改善了基体组织并弱化织构。随着累积变形量的增加,TiB空间增强结构随锻造工序的不同而呈现球状、圆饼状、椭球状和纤维柱状等不同结构,基体主要微观组织结构由大量伸长的原始α晶粒逐渐转变为细小的等轴状α晶粒。锻造态坯料均有优异的综合力学性能:相比于挤压态坯料,锻造态坯料的延伸率均在5%以上,是挤压态坯料延伸率的两倍以上;相比于烧结态坯料,锻造态坯料拥有更高的抗拉强度,抗拉强度达到1250MPa。此外,本文对锻坯采用循环热处理加双重退火的工艺,研究循环热处理对热变形后钛基复合材料组织性能的影响及其过程中的组织演变规律,并验证循环热处理统一基体组织以达到控制单一变量的效果。研究发现,随循环次数增加,条状α长径比减小,有明显的球化趋势,循环7次后条状α长径比趋于均匀,循环9次后可以看到明显的等轴组织。锻坯循环热处理后基体组织主要是均匀分布的近球形α晶粒和β晶粒,β晶粒中分布着细小的α集束,且横纵截面基体组织形貌相似,可见循环热处理可以使热塑性变形后的基体组织等轴化。随后,统一基体组织的基础上,本文应用剪滞模型对增强体不同空间结构对力学性能影响进行量化表征,以求对非均匀增强钛基复合材料的未来研究发展及工程化应用(尤其是锻件)提供参考依据。