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钛及钛合金具有高的比强度、高的疲劳强度、良好的抗裂纹扩展能力及优异的耐腐蚀性能,在航空航天、船舶、生物医学等行业得到广泛应用;而锆及锆合金具有中子吸收面积小、抗辐照能力强、抗氧化以及热膨胀系数小等优点,在核工业、醋酸工业以及化学工业中得到广泛应用。随着人类对于航空航天探索的深入,钛合金以及锆合金在航空航天领域得到广泛应用。然而,恶劣的服役条件使得人们对空间材料和活动构件提出了更为严苛的要求。本文以发展新型空间结构材料为目标,使用非自耗真空电弧熔炼炉制备出不同成分的TiZr基合金,通过塑性变形以及热处理,系统的研究了TiZr基合金的相变、组织演变及强化机制。本文以Ti50Zr合金为基体合金,根据合金元素对相组成的影响,使用非自耗真空电弧炉制备出一系列的（100-x）（Ti50Zr）x Cr（x=0、1、2、3、4.5、9、13 wt.%）合金及（100-y）（Ti50Zr5Cr）y Al（y=1、2、3、5 wt.%）合金,结果表明:随着Cr元素含量的升高,合金中的相组成逐渐发生变化,即α+β→α′+β→β→β+Zr Cr2相。当Cr元素添加量在2wt.%～5 wt.%之间时,合金中相组成为单一β相。Cr元素降低了合金中β相晶粒尺寸。当Cr元素含量为5 wt.%时,合金具有最佳的综合力学性能（压缩屈服强度为909 MPa、最大压缩强度为1710 MPa、压缩应变为42.0%）。通过添加Al元素,改善TiZr5Cr合金的综合力学性能。结果表明:当Al元素添加量在3 wt.%及以下时,合金中相组成均为单一β相,当Al元素含量达到5 wt.%时,合金中出现Ti3Al金属间化合物。β相晶粒尺寸随Al元素含量的增多被进一步细化。合金的强度随Al元素的增多而逐渐升高,当Al元素添加量为2 wt.%时,合金的综合力学性能达到最优,压缩屈服强度、最大压缩强度以及压缩应变分别为:952 MPa、1837 MPa以及46.6%,显微硬度为315 HV0.2。Cr元素及Al元素对TiZr基合金的主要强化机制为细晶强化和固溶强化。为消除铸态合金中粗大的原始晶粒,优化合金的力学性能。对（100-x）（Ti50Zr）x Cr（x=1、2、3、4、5 wt.%）合金及（100-y）（Ti50Zr5Cr）y Al（y=1、2、3、4 wt.%）合金在950℃下进行多道次轧制,所有成分合金最终变形量均超过75%。研究相同变形工艺下不同成分合金组织及力学性能的演变规律,结果表明:在热轧态（100-x）（Ti50Zr）x Cr合金中,随着Cr元素含量的升高,合金的相组成由α′+β相转变为单一β相。合金中Cr元素含量越高,晶界处的动态再结晶过程更加完全。热轧态TiZr5Cr合金综合力学性能达到最优,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为845 MPa、867 MPa和4.4%,显微硬度为283 HV0.2。（100-x）（Ti50Zr）x Cr合金经热轧制后断裂方式均呈现为脆性断裂。在热轧态（100-y）（Ti50Zr5Cr）y Al合金中,各成分合金相组成均由单一β相组成。随着Al元素含量的增多,β相晶粒逐渐趋于等轴化。热轧态TiZr5Cr2Al合金的综合力学性能达到最优,显微硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为308 HV0.2、934 MPa、974 MPa和6%。Al元素对热轧态合金的主要强化方式为固溶强化。热轧态（100-y）（Ti50Zr5Cr）y Al合金的断裂方式均为沿晶断裂。为进一步优化变形工艺对TiZr5Cr2Al合金的影响,采用热轧+冷轧的变形工艺。结果表明:当冷变形量较小时,合金呈单一β相,当冷变形量增大后,出现少量α"马氏体相。单道次热轧变形量较小时β晶粒呈现为大块等轴状,单道次热轧变形量较大时β晶界处析出小块等轴组织。热轧+冷轧总变形量为70%的合金具有最优异的综合力学性能,其屈服强度为885 MPa,抗拉强度为944 MPa,伸长率为8.1%,显微硬度为329HV0.2。通过一系列热处理工艺来研究TiZr基合金中的相变规律。其中,对铸态（100-x）（Ti50Zr）x Cr（x=3、3.5、4、4.5、5 wt.%）合金进行800℃固溶处理,对热轧态（100-y）（Ti50Zr5Cr）y Al（y=1、2、3、4 wt.%）合金进行850℃固溶处理,对热轧态TiZr5Cr3Al合金和TiZr5Cr4Al进行600、800及1000℃的退火处理。结果表明:经固溶处理后的TiZr基合金,相组成均由单一β相组成。固溶处理使得热轧态（100-y）（Ti50Zr5Cr）y Al合金中的晶界粗化现象消失,晶界处析出的等轴组织以及β晶粒发生长大现象。TiZr5Cr3Al合金以及TiZr5Cr4Al合金随退火温度的升高,β相的相对含量逐渐升高,合金中出现少量α"相以及ω相。随退火温度升高,TiZr5Cr3Al合金的显微硬度值呈先降低后升高的趋势。TiZr5Cr4Al合金的显微硬度值呈逐渐降低趋势。