導讀：
採用粉末冶金技術合成了大部分的TiB顆粒存在於顆粒內的TMC，並對其顯微組織、單軸拉伸性能、I型斷裂韌性和疲勞裂紋擴展行為進行了評價。結果表明，晶內TiB顆粒通過抵抗平面滑移提高應變硬化率，且平面滑移在Ti基體中占主導地位。在GBs處存在的顆粒過早斷裂，損害了材料的延展性和韌性。顆粒間和顆粒內TiBs在決定TMC整體力學性能方面所起的作用的顯著差異，突出了微觀結構設計的重要性，特別是增強材料相對於晶界的位置。
鈦及其合金具有許多理想的性能組合，如高比強度以及優異的耐腐蝕性和抗氧化性，因此被廣泛應用於航空航天、化工、船舶、生物醫藥等領域。為了進一步提高鈦基複合材料(TMC)的比強度和剛度，對陶瓷相增強的鈦基複合材料進行了廣泛的研究。TiB由於其高彈性模量和熱穩定性，且熱膨脹係數與Ti相似，是鈦基複合材料中應用最廣的增強相之一。研究表明，添加適量B不僅可以提高性能,還可以降低整體成本，而過量的B添加會導致延性和斷裂韌性的大幅降低。
TMC中，陶瓷增強材料的強度和比剛度的提高往往伴隨著塑性和斷裂韌性的降低，後者主要是由於強化顆粒的位置在晶界(GBs)處。儘管已有大量的研究針對鈦基複合材料的塑性進行改善，如通過細化增強體尺寸、均勻分散顆粒和通過顆粒不均勻分布進行細觀結構調控，但是絕大部分鈦基複合材料（TMCs）的塑性仍低於無TiB添加的基體合金。基於此，西安交通大學高義民教授聯合南洋理工大學的研究團隊採用了粉末冶金方法，製備了絕大部分微米級TiB顆粒位於Ti基體的晶粒內部的鈦基複合材料。當TiB體積分數為1%時，實現了強度、延展性和斷裂韌性同時增強，並討論了在以平面滑移為主的基體中加入IG-TiB顆粒對提高基體應變硬化能力的作用。相關研究成果以題為「Simultaneous Enhancements of Strength, Ductility, and Toughness in a TiB Reinforced Titanium Matrix Composite」發表於期刊《Acta Materialia》。同時，研究了TiB/Ti的疲勞裂紋擴展行為，並與基體材料(Ti)進行了基準測試。
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當TiB體積分數為1%時，α-Ti晶粒尺寸減小近80%；當TiB含量1%時，對晶粒尺寸的影響微乎其微。晶間和晶內TiB含量均隨總增強量的增加而增加，但晶界處TiB顆粒數量分數的增加速度要快得多。
與未增強合金相比，添加1%的 TiB的TMC在強度、延展性和斷裂韌性方面均有顯著提高。進一步添加TiB在強度增強方面的回報遞減，而ef和KQ都在惡化。然而所有TiB增強試樣的KQ值都高於CP-Ti。
間斷單軸拉伸試驗表明，GB-TiB和IG-TiBs在TMC變形過程中所起的作用存在顯著差異。雖然GB-TiBs在頸縮點之前開始斷裂，表明其在限制延性方面的作用，但大多數IG-TiBs在試樣破裂之前保持完整。作為位錯的屏障，IG-TiBs在此過程中促進了Ti基體的應變硬化速率。
在Ti中添加1%的TiB時，強度和延展性同時增加，這是由於主要存在於晶粒內的增強相顆粒的存在，這不僅增強了基體，而且改善了其應變硬化行為。此外，閾值應力強度因子範圍ΔK0減小則歸因於TiB的加入細化了晶粒尺寸，從而降低了裂紋偏轉。
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