针对航天航空领域对可以在600~800℃使用的轻质、高强、耐热结构材料的迫切需求，制备一种TiB晶须呈空间网状分布的Ti60基复合材料，研究复合材料的热压缩、热挤压、热轧制和热处理相关的理论基础和技术问题，探索复合材料高温强化和高温抗氧化机制，最终实现具有优异室温塑性和高温特性的钛基复合材料及其构件的制备与成形技术。基于前期网状结构钛基复合材料制备及其体系设计经验，采用粒径为110μm的Ti60钛合金粉末与细小TiB2粉为原料，针对Ti60基体合金特点优化了低能球磨工艺与反应热压烧结工艺，成功制备出成功制备了增强体体积分数为0%，1.7%，3.4%，5.1% TiBw/Ti60复合材料。针对烧结态TiBw/Ti60复合材料组织特点，通过高温固溶空冷热处理手段，使得复合材料的室温塑性和强度得到同时提高，进一步优化这种复合材料的力学性能。通过对TiBw/Ti60复合材料进行高温压缩试验，结合变形组织分析，揭示了网状结构TiBw/Ti60复合材料在两相区和β单相区高温变形机制。基于复合材料高温压缩应力应变行为，采用由Sellars和Tegart提出的双曲正弦本构模型来模拟网状结构TiBw/Ti60复合材料的流变应力阶段，建立不同温度区间的本构方程，并根据流变应力数据计算复合材料的变形激活能。结合复合材料高温压缩变形构造的热加工图，对烧结态TiBw/Ti60复合材料进行热挤压变形，揭示了热挤压变形对系列TiBw/Ti60复合材料室温和高温力学性能的影响规律及挤压变形强韧化机制。通过对变形态复合材料进行热处理，揭示了TiBw/Ti60复合材料热处理过程中组织与性能的影响规律及热处理强化机制。通过测试TiBw/Ti60复合材料的高温抗氧化性能，揭示了TiBw/Ti60复合材料氧化动力学规律及网状结构特征对其氧化过程的影响规律。发表学术论文32篇，其中SCI收录28篇，单篇最高影响因子31.083；在国防工业出版社出版《网状结构钛基复合材料》专著1部，参编专著1部；申请国家发明专利9项，已授权6项。培养博士研究生6名，已毕业3名；培养硕士生8名均已毕业。 2100433B

以TiB2颗粒和Ti60耐热钛合金颗粒为原料，以TiB2颗粒与基体Ti发生化学反应生成TiB晶须增强相为原理，以具有自主知识产权的低能球磨和真空反应热压烧结技术为方法，制备TiB晶须呈网状分布的Ti60高温钛合金基复合材料。采用高温压缩变形方法研究复合材料在不同变形温度和应变速率下的应力-应变特性与组织性能演化规律，提出本构方程和热加工图，揭示变形机制。研究热挤压和热轧制变形对复合材料组织性能的影响规律和机制，优化热成形工艺参数。研究热处理对复合材料组织与性能影响规律，优化热处理工艺参数。测试复合材料的高温拉伸、高温蠕变和高温抗氧化性能，揭示高温强化与高温氧化机理，阐明网状分布的TiB晶须在复合材料高温特性中的作用机制。该复合材料的耐热性接近TiAl金属间化合物，同时有良好的塑性成形能力。本项目将为航天航空对可在700-800℃使用的轻质、高强、耐热结构材料的需求提供理论支撑和技术保障。

网状结构钛基复合材料具有优异的综合性能，并且调控网状结构参数可以获得不同性能特点，具有广泛的应用前景。为了满足航天航空对轻质耐热高强韧网状结构钛基复合材料及其成形技术的迫切需求，本项目以网状结构TiBw/TC4复合材料为例，采用高温压缩与超塑性拉伸的方法，研究了其变形行为与机理。采用不同尺寸的TC4球形粉与不同比例的TiB2细粉为原料，成功制备出不同网状结构参数的TiBw/TC4复合材料。通过对不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料进行高温压缩变形试验，揭示了网状结构参数与变形条件对其应力-应变行为的影响规律，并建立了TiBw/TC4复合材料的高温压缩热变形本构方程。建立了不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料在不同应变量及应变速率下的高温压缩热加工图，并将热变形工艺同变形后组织相对应，实现了对材料热变形性能及变形后组织的可预测、可调控。使用显微硬度计对不同温度及变形速率下热压缩变形后的TiBw/TC4复合材料硬度进行了测试以预测热变形试样性能。在优化的工艺参数下制备了大尺寸等温锻造TiBw/TC4复合材料，并对材料各部位的力学性能进行了测试，阐明了变形条件对其组织与性能的影响规律。对TiBw/TC4复合材料在900℃~1000℃温度范围内，0.0005~0.01s-1应变速率范围内进行了高温超塑性拉伸试验，并观察了超塑性变形后试样组织，阐明了TiBw/TC4复合材料的超塑性变形行为、变形机制与组织演变规律。建立了网状结构钛基复合材料热变形与热处理改性新方法，实现了组织与性能进一步调控，满足了航天航空飞行器减重提速的迫切需求，研制出的某新型导弹发动机钛基复合材料气动格栅(Φ580mm)，已成功通过了地面例试。发表学术论文37篇，其中SCI收录34篇，单篇最高影响因子23.75；在Springer与国防工业出版社出版专著2部，参编专著2部；已授权国家发明专利10项。培养博士研究生6名，已毕业2名；培养硕士生8名均已毕业。 2100433B

增强相呈三维准连续网状分布的TiB晶须增强TC4基(TiBw/TC4)复合材料表现出优异的综合性能(室温与高温的强度与塑性)，并且调控网状结构参数(局部与整体增强相含量、网状尺寸)可以获得不同性能特点(高强度、高塑性、高强韧性、高耐热性)，具有较大的应用潜力。进一步采用高温压缩与超塑性拉伸的方法，研究不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料在不同变形方式(压缩与拉伸)及不同变形条件(温度、应变速率、变形量)下的应力-应变行为，建立其高温压缩与高温拉伸本构方程及热加工图，借助其增强相三维网状分布特征，阐明网状结构参数、变形方式、变形条件对TiBw/TC4复合材料组织与性能演变的影响规律，全面揭示其塑性变形机理，并优化其高温压缩与超塑性拉伸最佳变形条件。为不同网状结构参数TiBw/TC4复合材料塑性变形加工与超塑性成形建立理论与实验基础，为其在航空航天上广泛应用提供可靠的理论支撑和技术保障。