Ti5Mo5V3Al-xCr系列钛合金是北京有色金属研究总院自主研发的一系列β钛合金,通过合适的热处理工艺可以使合金的强韧性能得到良好的匹配。合金的强韧性能主要受合金时效过程中的析出相含量及形貌影响,而析出相含量及形貌的差异则与合金的等温相变过程相关。因此,本文选取Ti5Mo5V3Al-xCr系列合金中Cr含量分别为1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和9.0%的五种合金作为研究对象,通过调整该系列合金的等温时效时间,利用金相显微镜、扫描电镜、同步X射线衍射技术、洛氏硬度计以及拉伸试验机等实验手段来分析该系列合等温相变过程中的显微组织变化及其对力学性能的影响,并结合JMA方程,研究五种合金在550℃的α+β/β等温相变动力学行为。结果表明,合金在550℃的相变速率随Cr含量的增加而降低。合金的形核机制随Cr含量的不同而呈现出不同的特点,1Cr和3Cr合金为晶界和晶内混合形核,5Cr合金为晶内优先形核,7Cr合金优先于亚晶形核,9Cr合金则需要较长的孕育期才开始在晶界和晶内形核。合金经550℃等温时效后的室温平衡态组织均由弥散分布的片状α相和β相基体组成,且随着Cr含量的增加,α相析出量不断减少,α相尺寸则相应增加。Ti5Mo5V3AI-xCr系列合金等温相变为长程扩散控制型相变,相变过程可以用JMA方程进行宏观描述。等温时效过程中,1Cr合金的相变速率最快,且随Cr含量的增加,相变速度逐渐变慢。Cr含量与对平衡态α相析出量之间呈线性递减规律。Cr元素含量对合金相变点及平衡态相含量的影响是造成合金系等温相变动力学行为差异的主要原因。Ti5Mo5V3Al-xCr系合金经等温时效后的硬度值与α相的析出数量成正比关系,而与α相的尺寸成反比关系。合金经550℃等温充分时效后均可得到Rm≥1200MPα的高强度,其中1Cr、3Cr合金等温相变程度达到50%时,即可获得最好的强化效果;5Cr、7Cr和9Cr合金则需要在相变程度达到100%时才能获得最好的强化效应。合金的强化能力随着Cr含量的增加逐渐减弱。