钛及钛合金具有密度小、比强度高、无磁,良好的耐腐蚀性能和生物相容性等,在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。作为仅次于铝铁镁的第四位富有资源,因其生产工艺复杂、周期长、能耗高、成材率低等原因造成了钛材昂贵的生产价格,限制了钛及其合金体系的发展与应用。降低钛合金成本的重要途径之一就是使用廉价原材料（合金元素）来替代昂贵合金元素,如采用Fe,Cr,Mn等元素替代V,Nb,Mo等。目前,已有许多学者使用该方法来设计制备低成本钛合金,且取得了良好的结果。因此对Ti-Al-Fe-V四元热力学数据库的评估优化,并利用此数据库对该体系的低成本高性能钛合金的设计和制备提供理论上的指导,具有重要的研究意义。本次研究中,我们使用CALPHAD方法优化了Ti-Fe-V和Al-Fe-V三元系,并在前人的工作基础上建立了Ti-Al-Fe-V数据库。而后根据数据库讨论了V、Fe比例为3.5:1的α、β和α+β新型钛合金的成分范围,并使用该数据库结合Al-Mo当量设计并制备了一种新型α+β型钛合金Ti-4.5Al-10.5V-3Fe。得到如下结果:（1）基于文献最新报道的Ti-V、Ti-Fe、V-Fe、Al-Fe、Ti-Al和Al-V二元体系,收集Ti-Fe-V和Al-Fe-V三元系相关的所有文献数据,确定两个三元系中各相模型,liquid、bcc、fcc、hcp等固溶体模型为（Ti/Al,Fe,V）,Al₅Fe₂、Al₂Fe、Al₂₁V₂、Al₄₅V₇和Al₂₃V₄等线性化合物的模型通式为Al_m（Fe,V）_n,Laves C14相的模型为（Fe,Ti,V）₂（Fe,Ti,V）,B2相模型为（Ti/Al,Fe,V）_0.5（Ti/Al,Fe,V）_0.5,L2₁相模型为（Al,Fe,V）_0.5（Al,Fe,V）0.₅（Fe）₁,金属间化合物Al₈V₅、Al₃V、Al₁₃Fe₄、Al₈Fe₅和sigma相模型分别为Al_0.4616（Al,Fe,V）_0.1538（Al,Fe,V）_0.2308V_0.1538,（Al,Fe）_0.75（Al,Fe,V）_0.25,Al_0.6275（Fe,V）_0.235（Al,Va）_0.1375,（Al,Fe,V）₈（Al,Fe）₅和Fe₈V₄（Ti/Al,Fe,V）₁₈,并根据实验数据的评估结果完成了两个三元系的评估和优化,该评估结果与大部分实验结果吻合地很好。（2）将四个子三元体系外推建立了Ti-Al-Fe-V四元系热力学数据库,为避免产生脆性相及考虑到合金成本问题,将V:Fe比例确定为3.5:1,并计算了此比例下Al含量分别为0%,3.0%,4.5%和6%的伪二元截面,该结果可为设计α型,α+β型和β型钛合金提供理论指导。（3）结合Al-Mo当量和计算的伪二元面设计了一种新型α+β型钛合金Ti-4.5Al-10.5V-3Fe,并使用水冷铜坩埚成功制备了目标合金。该合金经885℃下轧制,815℃固溶1h,510℃时效8h等处理后,在β相基体的晶界和晶内上大量析出细小弥散的次生α相,获得的组织与设计期望一致。室温力学性能测试发现,Ti-4.5Al-10.5V-3Fe合金的抗拉强度能够达到1085.10 MPa,延伸率为15.5%,与同类型合金Ti1023相比,强度略低但塑性更优,综合性能良好,是一种具有很大发展潜力的高性能钛合金。同时根据课题组之前完成的Ti-Al-Fe-Cr数据库设计了α+β型合金Ti-3Al-8.5Cr-2Fe,经轧制和热处理后抗拉强度可达985.9 MPa,延伸率为19.6%。