利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机以及硬度计等研究了多重热处理TC4钛合金获得不同α相的含量和形态对其组织和力学性能的影响。结果表明:采用三重热处理工艺能有效调节TC4钛合金组织次生α相的含量和形态,从而优化试验合金的力学性能。第一重热处理温度越高,初生等轴α相含量越低且减少速率越快。第二重热处理温度越高,组织中等轴α相的数量不断减少,次生条状α相含量增多且形态更为粗大,且组织中出现二次次生α相。随着初生等轴α相数量增加,晶粒尺寸减小,次生α相长宽比降低,集束域方向越混乱,试验合金的抗拉强度越高,塑性也越好。次生α相的含量越多,试验合金的硬度越高。经过940℃×1 h(WQ)+880℃×1 h(WQ)+820℃×1.5 h(AC)热处理后,试验合金具有等轴组织,表现出最好的强塑性匹配;而采用940℃×1 h(WQ)+920℃×1 h(WQ)+820℃×1.5 h(AC)热处理试验合金具有双态组织,表现出最高的硬度,且其强塑性匹配较好。