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钛合金因其密度低、比强度高、耐高温、比模量高、耐腐蚀等优点而成为重要的高温结构材料之一,并被认为是21世纪即将广泛应用于航空航天、军事工业、航海汽车、生物医疗等行业的理想材料,成为人们开发的重点。随着科技的发展,钛合金的高温性能需要有进一步提高。本论文主要研究了Ta的添加及热处理制度对7715D钛合金组织和性能的影响。通过X射线衍射仪分析了材料的物相组成,通过金相显微镜和扫描电镜、透射电镜观察其析出颗粒以及组织形貌;测试了材料的室温拉伸、高温拉伸性能,分析了钛合金的强化机理。主要研究结果如下:利用真空自耗电弧炉进行合金熔炼,成功使Ta元素完全固溶入7715D钛合金中,制备出的钛合金中Ta元素含量为2.1%,记为2Ta。利用金相法测出其相变点,根据相变温度来选择热处理制度。Ta元素为β稳定性元素,随Ta元素的加入,材料的相变点降低。热加工后,钛合金的等轴组织沿轧制方向被拉长,且有析出颗粒出现。对2Ta分别进行了热处理制度HT1(980℃固溶1小时570℃时效3小时)和热处理制度HT2(β转变点温度以上20℃固溶1小时570℃时效3小时)。2Ta在HT1热处理制度后得到等轴状的组织;在相变点以上20℃热处理之后得到完全层片状的网篮组织。层片状2Ta(lamellar)钛合金中有析出颗粒出现,而等轴的2Ta(equiaxed)中没有发现析出颗粒。析出颗粒呈椭圆状或等轴状,随热处理温度的升高而增多,尺寸增大,在2Ta(lamellar)中弥散分布,较为均匀,直径在3?m左右,且与钛合金的界面清晰,没有杂质生成。经过能谱分析,可知知析出颗粒中富Sn贫Al,使钛合金基体中Al元素含量高于0Ta以及2Ta(equiaxed)的Al含量,并且使Sn元素含量低于0Ta以及2Ta(equiaxed)中的Sn含量。对热处理制度相同的0Ta钛合金与2Ta(equiaxed)钛合金进行了室温拉伸测试,相比于0Ta来说,添加了Ta元素的2Ta(equiaxed)钛合金的室温拉伸屈服强度和抗拉强度均明显提高,而断裂延伸率略有降低。其主要原因是Ta元素的置换固溶对钛合金起到了强化作用。对经过了不同温度热处理制度的2Ta(equiaxed)以及2Ta(lamellar)钛合金进行室温拉伸测试,经比较可知,层片状组织的2Ta(lamellar)的室温拉伸屈服强度和抗拉强度均比等轴组织的2Ta(equiaxed)要低,但断裂延伸率提高,塑性好。经分析,2Ta(lamellar)中的析出颗粒有阻碍位错运动、提高合金强度的作用,但由于颗粒的析出使基体合金的合金元素含量发生改变,Al元素含量升高,而强化效果更好的Sn元素含量降低,且合金元素的作用效果超过了组织对性能的影响,故而2Ta(lamellar)钛合金的强度低于2Ta(equiaxed)。当高温拉伸应变速率为10-3s-1时,0Ta、2Ta钛合金的高温拉伸性能表现出与室温拉伸性能相同的规律,Ta元素的固溶强化以及2Ta(lamellar)钛合金合金元素的重新排布起到了主导作用。且700℃时析出颗粒周围出现裂纹,使材料的抗拉强度迅速降低。在不同应变速率下,2Ta等轴组织强度普遍高于层片组织,在较高的温度及较低的应变速率下,层片组织强度超过等轴组织。