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海洋面积广阔且蕴含物资丰富,是各国不可或缺的贸易通道和资源宝库,随着能源日渐减少,各国对于海洋的开采和利用日益重视,大力发展各国的海洋工程。由于海洋特殊的服役环境,对材料性能提出越来越严格的要求,Ti90（Ti-4.09Al-3.9Zr-2.05Sn-1.5Mo-0.96Nb）合金是我国近期自主研发的一种新型钛合金,具有高强、耐蚀、高韧性以及可加工性等海洋材料须具备的要求。本文将在Ti90合金的基础上进行优化,希望获得性能更佳Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金,为海洋、船舶等工业提供更好的耐蚀材料。本文首先采用第一性原理虚拟近似方法进行合金的设计,根据本课题组前期研究,确定Al合金含量为5.5wt.%,利用CASTEP软件计算合金元素Zr、Sn、Mo和Nb的添加对Ti-5.5Al晶格常数、弹性常数和态密度的影响,最终确定合金元素含量范围Zr（1%4%）、Sn（0.5%2.0%）、Mo（0.3%2.0%）、Nb（0.4%1.5%）。根据得到的合金元素含量范围设计了四水平四因素的正交实验,得到16组不同成分的钛合金。对设计的16组钛合金进行组织观察、物相分析、室温压缩实验、断裂韧性实验和电化学腐蚀实验,以这些性能为指标,结合钛合金设计准则,通过多指标正交极差分析的方法得到优化合金成分,并对优化合金进行组织和性能研究。通过对16组正交设计的钛合金进行组织和物相分析发现,16组分合金均属于近α钛合金,相组成为α相+少量β相,组织粗细程度和均匀程度各不相同,但组织均为不同取向的层片状α相交错形成的网篮状组织,合金中的Mo和Nb均能起到细化晶粒的作用,适当提高合金的合金化程度也可细化组织。室温压缩实验表明Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金具有较高的屈服强度和较好的极限应变量,合金中添加的Al、Zr、Mo、Nb均能起到固溶强化的作用,Mo的添加有利于塑性的提升,一定含量的Sn的添加对合金塑性无影响。断裂韧性实验表明,Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系具有较好的韧性,Mo和Nb的添加有利于断裂韧性值的提高,合金拥有的层片状组织使得合金断裂韧性较好。钛合金具有优异的耐蚀性,通过电化学腐蚀实验可知,Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金添加的Al会形成Al2O3,对钛合金表面起保护作用,Zr、Mo和Nb均能使钛合金的钝化能力提升。Mo质量分数不超过1%将大大提升钛合金的腐蚀性能,Mo和Nb元素含量较高时,β相含量会增多,导致α相发生选择性溶解,合金耐腐蚀性能下降,Sn会与腐蚀溶液中的Cl离子结合形成不溶性氯氧化物,对合金的耐蚀性能不利。通过正交实验得到的优化成分为Ti-5.5Al-4.0Zr-1.0Sn-0.3Mo-1.0Nb,属于近α钛合金,组织为片层间距均匀细小的网篮状组织,力学性能优于设计的16组分合金,耐蚀性能优异,具有较好的综合性能。