Para superar la compensación entre la resistencia y la ductilidad de los materiales y obtener compuestos de matriz de titanio con excelentes propiedades mecánicas, en este estudio, se fabricaron compuestos de matriz Ti6Al4V (TC4) reforzados con partículas de TiC sintetizadas in situ y aleación Ti-Al-V-Mo-Cr (Ti1400) mediante molienda de bolas de baja energía y sinterización por plasma de chispa. Se caracterizó la distribución inhomogénea de las partículas de TiC y la aleación Ti1400, así como la zona de transición composicional y estructural. El compuesto TiC/TC4 mostró una resistencia al rendimiento y una resistencia a la tracción significativamente más altas en comparación con la aleación TC4. Sin embargo, la elongación total del compuesto TiC/TC4 fue solo del 57% de la de la aleación TC4. En contraste, los compuestos (Ti1400 + TiC)/TC4 exhibieron una elongación total notablemente mayor que el compuesto TiC/TC4. Además, la resistencia a la tracción del compuesto aumentó con el incremento en el contenido de la aleación Ti1400. El aumento en la resistencia se puede atribuir al fortalecimiento por solución sólida y al fortalecimiento por grano fino. La zona de transición composicional y estructural, formada por la difusión de elementos, proporcionó una mejor combinación de interfaz entre los refuerzos y la matriz TC4. En la zona de transición y la región Ti1400, un gran número de interfaces alfa/beta puede aliviar efectivamente la concentración de estrés, y el aumento de la fase beta puede soportar más deformación plástica, lo que es propicio para mejorar la elongación del compuesto. Como resultado, los compuestos (Ti1400 + TiC)/TC4 mostraron mejoras simultáneas en resistencia y ductilidad.