本研究来源于973中期研制项目，为C919大飞机研制可供选用的钛基复合材料。本文选用TC18钛合金为基体，采用原位自生法制备出微量TiB短纤维和TiC颗粒增强的复合材料，然后进行了热加工和热处理。研究的重点，是揭示未被报道过的组织特点，以及微量增强体的作用。首先揭示出热处理条件下，初生α相的球化是在晶粒的生长过程中形成的，而非析出的结果。此外，发现了热处理条件下α晶粒的分裂现象，α晶粒内位错密度低，既有利于球化，也是晶粒分裂的前提条件。α相边球化边分裂，意味着热处理过程中，β→α相变和α→β相变可以同时进行。球化对分裂有促进作用。研究发现，产生上述现象的根本原因，在于α晶粒具有高能非共格界面。由于α相具有球化的趋势，所以无法形成典型的双态组织或等轴组织。由于球化程度不同，α相表现得形貌各异。热处理过程中，微量TiB和TiC大幅细化了β晶粒，但是随着增强体含量的增加，β晶粒尺寸下降逐渐变缓。本研究认为，当热处理温度超过相变点时，是由于β再结晶形核率增幅的下降快于辛纳力增幅的下降造成的。此时，由于α相的生长受到β晶粒尺寸的约束，所以α相表现出和β相相似的细化趋势。而当热处理温度低于相变点时，原因则是β晶界迁移驱动力增幅的下降慢于辛纳力增幅的下降。此时，由于α晶粒弥散分布，熟化在晶粒生长中起了决定作用，因此复合材料中α晶粒的平均尺寸和合金中的相差不大。计算评估显示，在提高复合材料室温拉伸强度方面，组织细化和TiB的承载以及TiC的弥散强化起到了同等重要的作用。研究发现，溶质原子偏聚对位错运动的钉扎作用，是阻碍α相球化的主要原因。热处理后，复合材料中α相的球化率高于合金，增强体通过促进扩散，以及钉扎β晶界迁移等作用加速了α相球化。但同时，由于增加晶格畸变，诱发溶质原子偏聚，增强体对α相球化也会产生阻碍作用，所以，随着增强体含量增加，α相球化率没有明显提高。等温压缩过程中，微量增强体在促进α相球化、细化β晶粒以及提高组织均匀性方面起了很大的作用。本研究是将热处理之后的材料用于压缩实验。当初始组织为α-β组织时，复合材料可以容易地得到α相全部球化的组织。在提高组织均匀性方面，微量增强体的作用主要表现在三个方面：1.加速α相的球化；2.TiB的承载作用；3.对β晶粒的细化作用。由于α相具有非共格界面，本文中的球化机制不同于以往文献报道过的球化机制。通过对微观组织特点以及变形行为的研究，证明了TC18/(TiB+TiC)复合材料设计先进，极具推广价值。为TC18钛基复合材料的工业应用奠定了良好的理论基础。