原位合成的增強(qiáng)體在基體上分布較為均勻細(xì)小，基體鈦合金的晶粒也較細(xì)小。增強(qiáng)體的形貌主要為等軸或近等軸狀TiC鈦合金粒子和短纖維狀TiB晶須。增強(qiáng)體與基體結(jié)合較好界面及鈦基體內(nèi)有明顯的位錯(cuò)環(huán)，基體鈦合金上有高密度的位錯(cuò)存在，這有利于改善復(fù)合材料的性能。原位合成TiB和TiC增強(qiáng)體的加人，使該合金材料的力學(xué)性能有了明顯改善，但伸長(zhǎng)率相對(duì)有所下降。原位生成的增強(qiáng)體與金屬基體界面結(jié)合良好，生產(chǎn)相的熱力學(xué)穩(wěn)定性好，不存在增強(qiáng)體與金屬基體之間的潤(rùn)濕和界面反應(yīng)等問題，同時(shí)還避免增強(qiáng)顆粒的污染。這種制備方法就是原位合成法。
另外工藝過程要求嚴(yán)格，較難掌握，增強(qiáng)相的成分和體積分?jǐn)?shù)不易控制。主要方法有：
(1)粉末冶金法。該法是最早開發(fā)用于制備金屬基顆粒復(fù)合材料的工藝，該工藝先將增強(qiáng)體和基體粉末混合均勻，經(jīng)壓制、燒結(jié)及后續(xù)處理等工序制成產(chǎn)品。由于在低于鈦的熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行燒結(jié)界面反應(yīng)大大減弱，增強(qiáng)體粒度和體積比可以大范圍調(diào)整，增強(qiáng)體的選擇余地較大，燒結(jié)后可經(jīng)過進(jìn)一步擠、鍛或熱等靜壓處理提高致密化和復(fù)合材料性能。為了提高混合粉末的壓制性和燒結(jié)收縮率.提高燒結(jié)坯的致密性可以在合金中添加較多的液相燒結(jié)組元。常用的增強(qiáng)體有SiC、TiC、TiB、TiB2等。該方法制備的復(fù)合材料的室溫和高溫強(qiáng)度及硬度和耐磨性均有明顯提高。
(2)凝固法。凝固技術(shù)制備顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料工藝簡(jiǎn)單，成本低廉容易制造復(fù)雜形狀零件。凝固技術(shù)在傳統(tǒng)鑄造過程中引入原位生長(zhǎng)技術(shù)，采用材料內(nèi)部生成增強(qiáng)粒子。取代傳統(tǒng)的外部加人增強(qiáng)粒子。這種在凝固過程中生成的顆粒與基體潤(rùn)濕性好界面“清潔”。
(3)放熱擴(kuò)散（XD>法。它由MartinManietta公司發(fā)明，通常用于傳統(tǒng)熱加工工藝（如鑄造、鍛造、擠壓、軋制）的前期過程。它是將生成增強(qiáng)體的兩種粉末（如TiC中Ti和C)和基體粉末均勻混合.再加熱到高于基體熔點(diǎn)的高溫下處理，生成增強(qiáng)體的兩種粉末在高溫下發(fā)生反應(yīng)，從而在基體熔體中形成細(xì)小彌散的增強(qiáng)體，然后再經(jīng)鑄造、擠壓、熱軋等成形工藝制得產(chǎn)品。由于增強(qiáng)體也是原位合成的，基體與增強(qiáng)體的界面干凈、潤(rùn)濕性好、結(jié)合牢固，增強(qiáng)體細(xì)小彌散，從而有助于提高復(fù)合材料的性能。
(4)機(jī)械合金化。該法采用高能球磨技術(shù)制造特殊的混合粉末，經(jīng)高能球磨后然后再經(jīng)普通壓制和燒結(jié)等工藝制成產(chǎn)品。混合粉末可以細(xì)化到納米級(jí)粒度，其表面活性極大。由于增強(qiáng)體是在球磨過程中或在隨后的燒結(jié)工序中原位合成的，故它與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度顯著增高。該工藝可明顯改善復(fù)合效果，并具有增強(qiáng)體分布均勻鈦棒，增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)范圍較大制品質(zhì)量較好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴、效率低，在制備過程中易帶人雜質(zhì)。 