本文以制备新型航空发动机应用材料为研究背景，采用真空热压方法，依据原位合成原理，制备单相Ti₅Si₃和石墨掺杂的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料。以吉布斯自由能原理为理论基础，讨论了Ti-Si-C三相体系反应热力学数据，确定了本次实验的现实可行性。以Ti粉、Si粉、石墨粉为原料，采用真空热压工艺制备了单相Ti₅Si₃和Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料。对制备的单相Ti₅Si₃和Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料进行了X射线衍射和能谱物相分析，确认了生成的物相主要是基体相金属间化合物Ti₅Si₃和条状陶瓷强化相Ti₃SiC₂。通过材料的力学性能测试，相对于单相金属间化合物Ti₅Si₃，掺杂石墨生成的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料具有更加优异的力学性能，其中掺杂石墨1.61wt.%的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料最为优异，比单相的金属间化合物Ti₅Si₃的断裂韧性、弯曲强度、压缩强度分别提高了63.7%、59%和82%。制备的Ti₅Si₃和Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料的维氏显微硬度均在1100kgf·mm^-1/2左右，可见掺杂石墨对Ti₅Si₃的显微硬度影响不大。掺杂石墨制备的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料具有更高的致密度，其中掺杂石墨2.52wt.%的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料致密度高达99.77%。使用扫描电镜对Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料进行了表面形貌分析和断口形貌观察，结合力学性能测试，分析Ti₅Si₃基复合材料的强韧化机理。掺杂石墨的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料的强化机制主要包括第二相粒子强化，细晶强化，致密度增大强化；韧化机制主要是桥联韧化、拔出效应韧化和裂纹偏转韧化。通过高温氧化实验数据分析，制备的单相Ti₅Si₃和Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料的氧化过程都受到原子扩散控制，且单相Ti₅Si₃材料和掺杂石墨含量低于1.61wt%的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料的高温氧化性能基本符合立方规律，掺杂石墨含量为2.52wt%的Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料基本符合抛物线规律,具有相对较差的抗氧化性能。单相Ti₅Si₃和Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料的高温氧化行为受到Ti、O等元素的扩散控制。在高温氧化过程中，Ti原子向材料表面扩散，在材料表面与环境中的O原子形成TiO₂氧化层，而Si原子在原有位置基本不发生移动，环境中的O原子扩散到材料内部与Si原子形成致密的SiO₂氧化层，从而在单相Ti₅Si₃和Ti₃SiC₂/Ti₅Si₃复合材料中形成双层保护层，外层主要物相为TiO₂，SiO₂主要存在于外层与基体之间的中间过度层。