钛合金具有较高的比强度、优良的耐腐蚀性能及优良的生物相容性,广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车工业、石油化工、冶金以及生物医学等领域。合金化是提高钛合金性能的通用方法,这一方法是通过向钛及钛合金中加入一定数量和种类的合金元素来调控组织,从而提高合金的综合力学性能。合金元素的加入,可能产生固溶强化、第二相强化、时效强化、细晶强化、提高合金的加工硬化率等作用,此外,近年有研究发现,合金元素的加入可能在钛合金中产生应力诱导马氏体相变,大幅提高合金的塑性。本文以Cr作为主要合金元素,Al、Nb作为辅助合金元素制备了Ti-Cr-Al-Nb合金,依照钼当量原则,设计了成分为Ti-x Cr-3Al-2Nb（x=2,4,6,8,9,10,11,12 wt%）的合金。采用真空非自耗电弧炉熔炼制备铸态合金锭,通过热轧得到轧制态试样。利用OM、XRD、SEM、TEM等表征手段对合金组织、相变、断口及显微结构进行分析,采用万能试验机测试力学性能。首先,以Cr元素作为主要合金元素,研究了不同Cr含量对合金组织和力学性能的影响。Cr元素是β稳定元素,Cr含量直接影响钛合金的类型。实验结果表明,Cr含量低于7wt%时合金为α+β型钛合金,轧制态Ti-2Cr-3Al-2Nb合金具有最高的拉伸屈服强度,屈服强度为750MPa,抗拉强度为851MPa,延伸率为14%;Cr含量为4wt%和6wt%的合金轧制后在拉伸过程中出现二次屈服平台,一次屈服强度分别为484MPa和233MPa,抗拉强度分别为851MPa和839MPa,延伸率分别为21%和19%。Cr含量大于7wt%时合金为亚稳β型钛合金,对轧制态试样进行拉伸力学性能测试,发现Ti-8Cr-3Al-2Nb合金拉伸应力-应变曲线出现二次屈服平台,一次屈服强度为364MPa,二次屈服强度为537MPa,延伸率达到了42%;Cr含量为9～12wt%时拉伸过程中未出现二次屈服平台,屈服强度与Cr含量呈正相关,由622MPa（9wt%）提高到787MPa（12wt%）,塑性呈现出先降低后升高的趋势。其次,基于合金力学性能的比较,选取Ti-8Cr-3Al-2Nb为对象,对不同拉伸量下合金组织进行了分析。加工硬化率曲线表明发现在ε=2.5%时曲线开始出现驼峰,ε=5%时驼峰达到峰值,ε≥8%后合金做均匀塑性变形。分别选取ε=5%,ε=10%的变形区域,以及轧制态和断口附近区域,通过XRD分析发现马氏体α″相含量在ε=0到ε=0.05区间内由14.72%快速上升到42.64%,ε=0.05到ε=0.10区间内马氏体α″相含量增速放缓,而从ε=0.10到完全断裂,马氏体α″相增加很少。第三,尝试通过添加适量的Si元素来提升钛合金的强度,选取Ti-8Cr-3Al-2Nb合金为对象,向合金中添加含量为0.25,0.5,1.0wt%的Si。结果表明加入Si后合金拉伸曲线二次屈服平台消失,合金屈服强度有明显的提高。合金屈服强度与Si含量呈正相关,塑性呈负相关。Si元素的加入会在合金基体中析出Ti3Si相,提高合金强度的同时会降低合金的塑性。