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在钛合金中加入高强陶瓷增强相,可实现钛合金基体韧化效应与增强相强化效应的有效结合,为突破钛合金最高使用温度瓶颈提供了可能。放电等离子烧结作为一种新型的粉末烧结技术,有望使钛合金颗粒以及钛合金与增强相在更短的时间和更低的温度形成良好的冶金结合,进而获得性能更加优良的TA15钛合金与TiBw/TA15复合材料。本文采用放电等离子烧结工艺在不同的烧结参数条件下制备了TA15钛合金与TiBw/TA15复合材料试样。研究不同烧结条件参数下烧结试样的组织和力学性能,分析其组织演变规律及力学性能强化机理,对最优工艺参数试样进行了高温循环氧化实验,分析TiBw/TA15复合材料的高温抗氧化机制。通过对比不同烧结参数条件下TA15钛合金试样的微观组织和性能测试结果,优化了TA15钛合金粉末SPS工艺,烧结温度为900℃,保温时间为5min,保温压力为50MPa。最优烧结参数下获得TA15钛合金试样的室温和高温（500℃）屈服强度分别为936.4MPa和544.1MPa;室温和高温（500℃）极限抗压强度分别为1641.3MPa和1004.6MPa;室温和高温（500℃）的塑性变形量分别为25.9%和32.4%。此外,烧结试样的微观组织结构主要受烧结温度的影响,保温时间和保温压力影响较小。当烧结温度为900℃时,其微观组织为等轴α相、粗板条α相以及少量的晶间β相组成的混合组织;当烧结温度为1000℃及以上时,组织为典型的魏氏组织。采用SPS工艺在1100℃保温10min实现了TiBw呈三维空间网状分布TiBw/TA15复合材料的快速制备。该参数下复合材料试样在室温和高温（600℃）的屈服强度值分别为1172.5 MPa和616.3 MPa。相比于最优参数下制备的TA15钛合金试样,室温屈服强度提高了25.2%,高温屈服强度比TA15钛合金500℃的值高72.2MPa,复合材料力学性能的结果表明其最高使用温度提高至少100℃。发现TiB2颗粒的添加对TA15钛合金粉末SPS工艺过程中的快速致密化过程没有显著影响,确定了影响TiBw长径比的主要因素为烧结温度。在1100℃、1200℃和1300℃烧结温度制备的TiBw/TA15复合材料试样的TiBw平均长径比分别为11.08、7.41和7.40。保温时间主要影响TiBw的平均直径,对其平均长径比的影响并不明显。TiBw对TA15钛合金基体的显微组织调控的影响主要体现在以下几个方面:（a）TiBw对高温初始β晶粒边界的钉扎作用;（b）为等轴初生α相提供有效的形核质点;（c）细化α晶团宽度,由TA15钛合金的102.5μm减小到TiBw/TA15复合材料的17.1μm;（d）贫TiBw网状结构内部基体组织由魏氏组织转变为粗大板条α相相互交叉的网篮组织和小尺寸α晶团组成,并建立了TiBw/TA15复合材料组织演变唯象模型。TiBw/TA15复合材料富TiBw网状结构边界处的等轴初生α相可以提高复合材料在富TiBw边界处的协调变形能力;贫TiBw基体区的小尺寸α晶团有利于减弱复合材料变形时的位错塞积,降低微观区域变形不均匀程度;小尺寸α晶团周围的网篮组织有利于阻止微观裂纹的扩展,这些因素均有利于复合材料试样塑性的发挥。对于TiBw/TA15复合材料的强度提高可以归结为几个方面:（a）原位反应TiBw与基体界面结合良好且无氧化物等脆性相在界面处生成,为有效发挥TiBw的载荷承载与传递效应提供了良好的基础;（b）富TiBw边界处的TiBw对位错的阻碍作用,引起的位错强化;（c）当TiBw晶须的平均长径比大于临界值（1.95）时,TiBw表现出相近的强化效果。通过热力学计算,确定了TA15钛合金和TiBw/TA15复合材料体系中的元素成分的氧化反应在873-1073K的循环氧化温度范围内均能自发进行。通过动力学计算,得到了TA15钛合金和TiBw/TA15复合材料的循环氧化动力学激活能Q分别为306.938 KJ/mol和341.819 KJ/mol,表明TiBw的引入,提高了TA15钛合金被氧化所需要的能量临界值。随着氧化温度的升高,两种材料试样的氧化膜截面出现层状结构特征,由外层的TiO2/Al2O3混合层,内层以TiO2相为主的氧化物层,以及过渡层组成。确定了氧化膜TiO2/Al2O3混合层的生长主要由Al和Ti的外扩散所控制,而内层氧化膜TiO2层的生长增厚主要由O的内扩散所控制。确定了TiBw/TA15复合材料相比于TA15钛合金表现出更加优异的高温氧化抗力的原因是:TiBw在TA15钛合金粉末周围呈三维空间网状分布特征,富TiBw边界区存在大量的晶格缺陷,这样在TiBw/TA15复合材料整个氧化过程中,这些晶格缺陷能够为氧化物的形核提供大量的形核质点。氧化物的大量形核能够有效地降低氧化物颗粒之间的间距,这一现象促进富TiBw边界区在氧化过程中在该区域率先形成完整连续的氧化膜,阻碍元素扩散,进而降低了复合材料的氧化速率,提高了抗氧化抗力。