钛和钛合金具有密度小、比强度高、耐热性能优良以及耐腐蚀性好等优点,已经在航空航天、石油化工以及生物医学工程等领域获得了广泛应用。随着科技的迅猛发展,人们对于高强度钛合金的需求越来越迫切,因此,开发出性能更加优异的钛合金成为了许多科研人员的努力方向。钛基复合材料由于具有比钛合金更加优良的力学性能,为钛合金的发展和应用提供一个新的机遇。本研究以纯钛和单质硅为原料,利用真空悬浮炉制备出三种硅含量不同的钛硅合金基体（硅含量分别为2 wt.%、3 wt.%及4 wt.%）。通过光学显微镜和扫描电子显微镜对合金的显微组织观察发现,硅的加入可以细化纯钛的显微组织,且随着硅含量的增加,显微组织细化效果越明显。进一步研究发现,当硅的加入量为2 wt.%和3 wt.%时,钛合金在凝固过程中会析出细小的Ti₅Si₃增强相（大约30 nm）,且增强相弥散分布在合金中。当硅含量为4 wt.%时,钛合金中生成粗大的Ti₅Si₃增强相（大约10μm）,且增强相偏聚在晶界处形成网篮状形貌,降低合金的力学性能。合金的力学性能测试结果表明,纯钛中加入硅可以提高纯钛的强度,但会相应降低钛的塑性。当硅的加入量为3 wt.%时,合金的强度从388±9 MPa提高到709±14 MPa,合金的延伸率从18%降低到1.45%,高温时效对合金的性能的提高有限。当硅的加入量为2 wt.%时,合金的强度提高到641±11 MPa,延展性可以保持13%以上。由于加入硅含量为2 wt.%的合金具有优良的塑性,将其作为制备钛基复合材料的基体合金。为了研究多元增强相对合金的强化作用,向基体合金中加入不同含量的碳化硼颗粒,从而制备出包含Ti₅Si₃和TiB多元增强相的钛基复合材料。通过对复合材料的力学性能分析显示,与纯钛和基体合金相比,随着碳化硼加入量的增加,材料的硬度和耐磨性能都明显提高。材料的强度从641±11 MPa提高到815±15 MPa,但材料的塑性从13.3%降低到5.7%。说明多元增强相可以增强合金的强度、硬度和耐磨性,但会降低合金的塑性。