制备具有优异强度和延展性组合的高性能工程合金一直是材料科学家的目标。由于具有超高的比强度,钛合金可以达到一个优异的强度与延展性组合。本文首先通过精细的热处理工艺在α+β钛合金中制备出了具有均质双态结构以及晶粒尺寸为15μm的等轴β晶粒的Ti-5553钛合金。随后,系统地研究了不同热处理工艺对Ti-5553钛合金的微观组织演变。为了研究Ti-5553钛合金的微观组织对力学性能的影响,对不同热处理处理处理后的样品进行了准静态拉伸测试以及动态拉伸测试。此外,具体地比较了不同相组成的α+β亚稳态Ti合金和β-Ti合金的动态力学行为、变形机制以及应变率敏感性。实验结果表明:α/β界面是两种典型的双相钛合金在准静态加载条件下的典型变形模式。在动态加载条件下,合金的强度和塑性均表现出明显的正应变速率依赖性,这一现象与α+βTi-5553合金中的位错激活相关。由微观结构表征发现,在动态加载条件下,变形孪晶会开始成为等轴αp+β微观结构中的主要变形机制。然而,由于层状αs+βTi-5553合金的纳米相尺寸原因,变形孪晶不是主要变形机制。最后,发现合金的力学行为和应变率敏感性强烈依赖于亚稳态β-Ti合金的相组成。探究了合金时效后的变化,在500℃温度下对Ti-5553合金进行时效后,时效的合金屈服强度可达到1430MPa,达到9.5%的拉伸伸长率。在620℃温度下对Ti-5553合金进行时效后,合金的强度首先随时效时间增加而增加,然后在时效处理2h后达到最大值1079MPa,最后,合金的强度在2h至32h的时效期间保持不变。在700℃下对合金进行时效不会表现出强化效果,但会使合金更具韧性。