金属锆具有优异的抗辐照损伤和抗原子氧侵蚀的性能。锆的膨胀系数小,从而具备在交变温度环境下服役的潜质。相比于目前航天飞行器活动构件中大量使用的合金钢和钛合金,锆在空天领域具有更大的应用潜力。由于钛锆无限互溶,在锆金属基体中添加钛元素既能固溶强化合金,又能降低合金的密度,从而满足作为结构材料轻质高强的要求。因此,锆钛基合金在航空航天方面具有非常广阔的应用前景。本文以一种新开发的β-51.1Zr40.2Ti4.5Al4.2V（wt.%）合金为研究对象,综合使用EBSD、ECC、XRD、OM和显微硬度等手段系统研究了β-ZrTiAlV合金炉冷过程中的组织特征、原始β晶粒尺寸对α变体选择的影响以及室温压缩组织演变规律。研究结果表明:β-ZrTiAlV合金在炉冷过程中发生β→α转变。α相优先在晶界附近形核,且α_GB的形核受到相邻β晶粒取向的影响,当相邻β晶粒具有共同的{110}_β晶面时,{0001}_α面平行于该共有{110}_β面的α_GB会优先生成;α_WGB的形核主要以界面不稳定形核为主,极少数区域存在激发形核机制,故α_WGB主要继承α_GB的取向并向晶内生长,并最终在晶界附近形成平行板条区;由于晶格类型的改变,α_WI会与母相产生形状应变,并通过自协作机制形成三变体团簇来协调该应变,且变体之间满足60°/<112?0>取向关系;从750℃炉冷到500℃的过程中合金仅含有α和β两相,且随着保温温度的降低,α相的相对含量增加,合金的硬度也随之增大,拟合结果表明二者之间满足线性关系。β-ZrTiAlV合金从750℃炉冷到550℃的过程中可以获得理论上全部的12种α变体,且一个原β晶粒内部的各α变体之间完全满足Burgers理论所预测的五种轴/角取向关系;小尺寸原始β晶粒在与相邻原β晶粒具有共同{110}_β极点的晶界处只生成了{0001}_α晶面平行于该共有{110}_β极点的α_GB,通过α_WGB的界面不稳定形核特征,α_GB的取向被传递到晶内,从而使具有该取向的α变体在原β晶内广泛存在,造成晶内变体选择程度较大;大尺寸原始β晶粒在与相邻原β晶粒具有共同{110}_β极点的晶界处除生成{0001}_α面平行于该共有{110}_β极点的α_GB,还生成了其他取向的α_GB,虽然前者优先形核,但在随后长大阶段不同取向的α变体相互阻碍,使取向平行于共有{110}_β极点的α变体只在晶界附近产生局部聚集区,而在晶粒内部分布较均匀,造成晶内产生较弱的变体选择。β-ZrTiAlV合金在压缩过程中会发生β→α′转变,且随着压缩变形量的增加,某些原β晶粒完全转变为α′相;α′相内部观察到{101?2}<101?1>孪晶,且孪晶的数量随着应变量的增加而增加;界面附近α′相中的取向差分布结果表明,晶界会阻碍压缩过程中α′相的生长,因此会在界面附近累积大量的应变,从而促使相邻β晶粒中发生应力诱导马氏体相变,产生新的α′相。