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TiNbTaZrO系列合金因其优异的力学性能、物理性能和生物兼容性而具有广阔的工业应用前景。尽管如此,TiNbTaZrO系列合金的无位错变形机制饱受争议,而且其冲击性能及冲击载荷作用下的变形机制仍缺乏研究。材料的冲击性能可以通过霍普金森杆压缩实验（split Hopkinson bar compression test,SHPB）和夏比摆锤冲击实验（Charpy impact test）表征:在霍普金森杆压缩冲击过程中,绝热剪切（adiabatic shear）通常萌生于非均匀变形阶段,从而导致材料的急剧失稳;在夏比摆锤冲击实验里,冲击样品的预制裂纹有助于评估零部件在具有加工缺陷的情形下抵抗裂纹扩展的能力（即冲击韧性）。因此,对TiNbTaZrO系列合金的冲击性能及变形机制研究兼具科学价值和工程价值。本研究首先通过热挤压、等径角挤压（equal channel angular pressing,ECAP）和退火工艺制备出具有不同微观结构的Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金样品,进而研究Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金样品在不同加载方向下（加载方向分别垂直和平行于样品挤压方向）的准静态压缩、霍普金森杆压缩冲击、夏比摆锤冲击和拉伸行为,并通过X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、光学显微镜、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、背散射电子衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）、透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）和高分辨透射电子显微镜（high resolution transmission electron microscope,HR-TEM）系统表征各类Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金样品的初始微观结构（包括晶粒尺寸、位错密度、取向差、晶界类型、织构和储存能）及其在变形过程中的演化,揭示Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金的变形机理。具体实验结果总结如下:1、热挤压、等径角挤压和退火样品在拉伸实验中的屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率和均匀延伸率分别为903 MPa/1027 MPa/15.2%/7.8%、985 MPa/1043 MPa/8.7%/1.1%、730 MPa/749 MPa/17.5%/1.5%。透射电镜表征表明热挤压样品的高屈服强度、高抗拉强度、良好的加工硬化和塑性变形能力与其在热挤压过程中形成的纳米尺度变形结构相关。该变形结构因与基体具备特殊晶体学关系([210]基体∥[111]变形结构、（121）基体∥（101）变形结构)而能有效阻碍位错滑移。2、霍普金森杆压缩冲击实验发现绝热剪切的产生具有明显的各向异性,即仅发生于冲击加载方向垂直于Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金样品的挤压方向的实验中,而未发生于加载方向平行于样品挤压方向的实验。背散射电子衍射表征发现上述绝热剪切的各向异性源自于热挤压过程形成的丝织构和等径角挤压织构,表明几何软化（geometrical softening）机制是Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金样品绝热剪切带（adiabatic shear band）的形成机制之一。冲击过程中的温升计算表明,热挤压和等径角挤压Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金在绝热剪切起始点的整体温度分别是321 K和331 K,远未达到合金再结晶（recrystallization）温度（0.5Tm=1066 K,Tm为该材料的熔点,约为2132K）,故Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金在冲击过程中形成的绝热剪切并非源于传统的热软化（thermal softening）机制（即通过绝热温升至再结晶温度而诱发局域剪切变形和再结晶）。基于此,本论文提出微观结构软化（microstructural softening）机制是Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金绝热剪切带形成的主要原因。3、背散射电子衍射对Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金绝热剪切带的微观结构研究发现热挤压样品和等径角挤压样品的绝热剪切带具有不同的微观结构,即热挤压样品的绝热剪切带主要由位错密度和局部取向差更高的变形晶粒组成（占比81.4%）,而等径角挤压样品的绝热剪切带主要由位错密度和局部取向差较低的再结晶晶粒构成（占比72.0%）。温升计算表明两种样品不同的绝热剪切带结构是由在压缩冲击过程中不同的最高绝热温度（分别为608 K/1159 K）所导致的。等径角挤压样品的最高绝热温度高于再结晶温度,故通过旋转再结晶机制（rotational recrystallization mechanism）在绝热剪切带内形成了再结晶组织,而热挤压样品的最高绝热温度低于再结晶温度,故在其绝热剪切带内仅形成变形组织。4、夏比摆锤冲击实验表明,冲击加载方向垂直于Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O合金挤压方向的夏比冲击韧性高于加载方向平行于挤压方向的夏比冲击韧性。背散射电子衍射表征发现在具有高冲击韧性的冲击样品中,形成了大量垂直于主裂纹扩展方向的次裂纹,该次裂纹由晶界和织构间隙的分层（delamination）所诱发,有助于吸收更多的冲击功,并降低主裂纹前端的应力集中。