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钛及钛合金密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能优异,已经被广泛应用于航空航天工业、海洋舰船、生物材料、化学工业等领域。但钛合金的强度水平明显低于目前广泛应用的钢铁材料,限制了其应用范围的进一步扩展。为克服其这一缺点,必须大幅度提高钛合金的强度水平。本文以Ti-6Al-4Fe合金为基体,用Zr元素替代Ti-6Al-4Fe合金中的Ti,设计并制备出一系列TiZrAlFe合金,采用热轧工艺对合金进行轧制变形,同时采用DSC、XRD、OM、SEM和力学性能测试等手段分析其微观组织结构和性能变化。具体研究的成分合金为:Ti-6Al-4Fe、Ti-5Zr-6Al-4Fe、Ti-10Zr-6Al-4Fe、Ti-15Zr-6Al-4Fe、Ti-20Zr-6Al-4Fe。合金经880℃轧制变形后的显微组织的观察和力学性能的测试结果表明,随着Zr含量的增加,前三种合金组织中的初生α板条宽度逐渐增加,并存在细小的次生α相,另两种合金组织为粗大的β晶粒和晶粒内部为细小的针状α板条。合金的强度随着Zr含量的增加逐渐提高,延伸率逐渐下降,合金中最高强度可达1522MPa,延伸率为2.68%,合金元素Zr的强化效果明显。合金850℃两相区轧制后的力学性能和显微组织研究结果显示,测试合金的强度都在1300MPa左右,延伸率较880℃热轧后的有所提高,为8.8%-10.7%,合金的微观形貌由双态组织逐渐转变为等轴组织。同时研究了经880℃热轧后的样品在600℃、650℃、700℃、750℃四个温度退火后的显微组织变化。基体合金Ti-6Al-4Fe在650℃退火后,α板条长短一致,尺寸均匀,同时存在一定数量的等轴α相。Ti-5Zr-6Al-4Fe和Ti-10Zr-6Al-4Fe合金经700℃退火后,合金的微观形貌为双态组织,由等轴的α晶粒和α板条组成,经700℃退火后的另两种合金其组织由残留的原始β晶粒和细小的α板条组成。合金的硬度实验分析表明,随着退火温度的升高,合金的硬度有所降低。