钛铝合金因其具有低密度,高的比强度,优良的高温性能,被看作是高温镍基合金的优秀替代材料。在近些年被广泛应用于航空航天产业。然而,钛铝合金的室温塑性差,断裂韧性低成为限制其进一步发展应用的重要因素。因此,开发强韧化钛铝合金是当今世界钛铝合金研究领域的重点。通过添加β相稳定元素,使基体中获得可开动滑移系较多的β相来改善钛铝合金室温脆性和断裂韧性的方法已经成为当前强韧化钛铝合金的一个基本思路。特别是高Nb钛铝合金由于其优良的高温强度和抗蠕变性,成为钛铝合金的一个主要研究方向。然而,高含量的Nb元素也不可避免的增加了钛铝合金的密度,而且当前的热压烧结,包套轧制等工业也大大增加了合金的成本。本研究设计中拟通过铸造工艺制备低密度纤维/晶须强韧化的钛铝合金复合材料,在强韧化钛铝合金的同时,不显著增加其密度。在本研究中,以纯钛和纯铝作为原料,分别制备了碳纤维/石墨烯强韧化钛铝合金复合材料和碳化硅晶须强韧化钛铝基复合材料。石墨烯/碳纤维强韧化钛铝合金复合材料的制备是通过粉末冶金,真空快淬和两次真空熔炼制备的。所得复合材料的晶粒尺寸细化至60μm,维氏硬度从钛铝合金的502HV提升至626HV,室温压缩测试的抗压强度由约1801MPa提升至约2301Mpa,断裂应变从约17.02%提升至约26.27%。根据其形貌与组织,分析其性能改善主要归因于纤维增韧,第二相强化,细晶强化几个方面。碳化硅晶须增强钛铝铌铁合金复合材料是利用真空悬浮熔炼制备,利用纯钛纯铝以及β相稳定元素铌和铁制备Ti-46Al-2Nb-2Fe合金,再通过引入强度与韧性俱佳的碳化硅晶须,进一步改良钛铝合金的性能。通过调整碳化硅晶须的比例,发现0.5%体积分数的晶须强韧化钛铝合金具有最佳的力学性能,此时其晶粒尺寸小于50μm,并具有2700MPa的抗压强度和17.35%的断裂应变。通过扫描电镜,透射电镜等的研究分析了增强体与基体的界面结合,分析了原位自生Nb₄C₃分别与α₂-Ti₃Al相以及γ-TiAl相之间存在的晶体位向关系,同时发现了相界面处（0002）α₂的孪晶组织。