钛及钛合金由于比强度高和抗腐蚀性能优异等特点成为极其重要的轻质结构材料，在航空航天、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景，长期以来一直是材料领域的研究热点。其中β钛合金相对于α及α+β钛合金具有比强度更高、冷加工性能更好等优点。Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti-15-3)合金是β钛合金的一种，它因具有强度高、延展性好、冷加工性能优异等特点而得到了广泛的应用。但该合金含有大量贵重元素V，因此限制了其进一步的发展。本文通过d-电子合金设计方法和钼当量原理，期望在保持该合金原有性能的前提下，采用其它比较廉价的元素代替部分V设计低成本β钛合金，同时利用B的细化晶粒作用，进一步提升合金的综合性能。本研究所取得的主要研究结果如下：　　 d-电子合金设计方法是从原子内部作用力着手，而合金的力学等性能则正是元素相互之间作用力的外在表现，因此该方法具有重要的参考价值，所设计的合金也呈现优异的综合性能。如合金Ti-9V-3Al-4Sn-5Mo在固溶态时的抗拉强度达到789MPa，断裂延伸率是20.6％；经过时效处理后，其抗拉强度可高达1120MPa，而断裂延伸率大于4%。其性能已经较接近参照合金Ti-15-3，且成本比后者低很多。　　 根据以上的实验结果，以Ti-9V-3Al-4Sn-5Mo为基体，通过添加微量B以进一步改善合金力学性能。研究结果显示合金强度随着B含量的增加而显著提高，其中合金在时效态时强度最大，其次是轧制态，固溶态时的强度最低。合金塑性一方面随着B含量的增加先增加后减少，其临界值大约是B=0.05%，即当B含量小于0.05%时，合金塑性随着B的增加而增加，反之，当B含量大于0.05%时，合金塑性随着B的增加而减少；另外一方面，合金固溶态时的塑性最好，其次是轧制态，而时效态的合金塑性最差。　　 在本研究中，Ti-9V-3Al-4Sn-5Mo-0.05B合金具有最佳的综合性能，其轧制态、固溶态和时效态时的抗拉强度分别是：830.74MPa、825.7MPa和1329.2MPa，延伸率则分别是10.02%、21.23%和5.32%。这个合金的性能已经与参照合金Ti-15-3的性能相当，且成本较低，具有发展成为高性能β钛合金的良好潜力。　　 相比较d-电子合金设计方法，根据钼当量原理设计的β钛合金，虽可以降低合金成本且保证合金均为单一等轴状组织的β相，但合金的强度和塑性等性能有明显波动，尤其是时效态，其性能要明显差一些。具体表现为强度提高并不明显，而塑性却明显下降。由此可以看出，在本研究中d-电子合金设计方法比钼当量原理更具有实际的参考价值。