本文分别在锆英砂型及熔模型壳内浇注BT20钛合金。采用多种工艺对两铸型内所获铸件试样进行热处理，并对其铸态及热处理后试样进行拉伸测试，在OM及SEM下进行组织观察。对两铸型内所获BT20铸件不同壁厚处铸态晶粒度及α层片宽度作对比发现，铸型种类及壁厚差异对BT20钛合金组织影响很大。由于锆英砂型中铸件以更高速度冷却，其组织更为细小，铸件不同壁厚处蓄热及散热环境也不同，故同一铸件薄壁处组织也更细。对BT20合金空冷组织研究发现，在α+β相区空冷时，初生α相随温度升高减少，转变组织中次生α相宽度增大，且壁厚变化对其不产生作用。而对BT20合金试样炉冷处理时，炉冷温度升高会导致α层片的持续粗化、α集束中层片数量的减少以及其集束特征的减弱，越来越多的α层片变为棒状甚至等轴状，壁厚因素导致的α层片宽度差异也随温度升高而越发不明显，在β单相区的炉冷的BT20合金各壁厚处试样的α层片宽度已几乎无差异，且α集束特征几乎消失。热处理后性能表明，对两铸型下的BT20合金进行空冷时，空冷温度处在α+β两相区上段将会使性能很差，因为此时组织由少量构不成集束的初生α相及β转变组织构成，该种组织大大降低BT20合金延伸率，而β单相区空冷后既有较高强度，也保持了一定延伸率。对BT20合金进行炉冷处理时，其强度较低而延伸率高。α+β两相区的处理对其性能影响小，但β单相区炉冷会稍微降低其强度，并使延伸率迅速下降。而β单相区保温后的水冷，将使BT20钛合金的抗拉强度较炉冷试样高出30%以上，但其延伸率有限。