TA31合金（Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo）是我国自行研制的屈服强度875MPa级耐蚀可焊结构的近α型钛合金,该合金高强、高韧、耐蚀、可焊,具有良好的冲击韧性、断裂韧性及应力腐蚀韧性,在压力容器、舰船的耐压壳体、舰艇受力结构件、螺栓、轴类、海洋石油钻井平台等方面具有广泛的应用,未来将进一步应用于我国深潜器的载人舱球壳。目前TA31合金热轧板材主要采用经3次真空自耗电弧炉熔炼的合金铸锭,铸锭经反复锻造成板坯后进行轧制,从而制备出不同规格和用途的板材。上述制备方法存在工艺流程长、真空自耗电弧炉熔炼铸锭去除夹杂能力有限、综合成材率低、加工成本高等缺点,从而导致板材制造成本居高不下,应用受到极大限制。基于此,本文提出先采用真空自耗电弧熔炼炉将原料合金化,然后通过电子束冷床炉重熔获得高品质TA31合金扁锭,进而通过免锻造直接轧制工艺制备热轧板材的新方法。本文利用Gleeble-3500试验机对扁锭试样在总变形量为60%,变形温度为850℃～1000℃,应变速率为0.001～1s-1的范围内进行五道次降温热压缩实验,通过热压缩实验获得适宜TA31合金扁锭进行热加工的工艺参数范围。在适宜温度范围内,将扁锭送入二辊可逆式轧机进行9道次二火换向热轧实验。通过对不同变形温度和应变速率下试样的微观结构及不同轧制温度下TA31合金板材组织结构和力学性能的分析,得到以下结论:先采用真空自耗电弧炉将原料合金化,然后通过电子束冷床炉重熔得到的T A31合金扁锭化学成分满足GB/T 3620.1-2016要求,为典型的魏氏组织,各元素在组织中均匀分布,无明显偏析现象;当变形温度在900～1000℃、应变速率在0.01～0.1s-1范围内,合金组织破碎较充分,此时金属晶体的晶粒细小且较均匀,变形抗力较低,有利于进行塑性加工;TA31合金扁锭的适宜轧制温度为950℃,此时热轧板材为等轴组织、晶粒细小且均匀,晶粒择优取向不明显;板材的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击吸收功平均值分别为978MPa、831MPa、13%和53J,综合力学性能最佳,达到了传统工艺条件下制备的TA31合金板材的力学性能:Rm≥880、Rp 0.2≥785、A≥12%、KV2≥47J,从而证明了电子束冷床炉熔铸TA31钛合金扁锭不经过锻造直接轧制成板材的工艺是可行的。