钛及钛合金具有各种优良性能:密度小,比强度与比模量高,耐腐蚀,耐高、低温性能好,无磁,无毒,具有良好的生物相容性,是一类重要的结构材料,其中典型的钛合金为TC4（Ti-6Al-4V）,但是钛和钛合金的应用很大方面受限制于其较高的生产成本。本文以氢化钛粉末和铝钒中间合金颗粒为原材料,运用机械球磨混粉,粉末模压压坯,气氛保护下粉末压坯挤压锻固结工艺成功制备出低成本高性能的TC4钛合金样品。借助光学显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、电子万能试验机等分析研究了所制备的TC4钛合金样品的显微组织和力学性能。主要结论如下:在挤压锻温度分别为1200℃和1300℃,保温时间为5 min,制备的挤压锻态PM-TC4钛合金样品中,Al、V元素分布均匀,脱氢效率超过97%,显微组织主要为α相片、β相以及由超细针状α’相所构成的β转变组织,其中α相的平均宽度分别为0.71 μm和0.72 μm;样品的屈服强度分别为1100 MPa和1094 MPa,抗拉强度分别为1257 MPa和1227 MPa,在塑性方面,1200℃下固结得到的样品的延伸率为10.4%,1300℃下固结得到的样品的塑性相对较低,样品的延伸率为7.4%,样品的断裂方式不同于传统铸锭冶金钛合金的韧性断裂方式,其机制为准解离断裂方式;对在1200℃和1300℃下挤压锻制备的PM-TC4钛合金样品在700℃下真空退火6小时,对热处理后的样品进行显微组织与力学性能研究分析,结果表明:退火后样品的脱氢率提高至99.7%以上,基本上实现全部脱氢,显微组织主要由片层结构的α相与不连续的β相组成,α相的平均宽度分别为0.70μm和0.71 μm,真空退火热处理使得样品的强度与塑性进一步改善,1200℃和1300℃下得到的样品屈服强度分别为1122 MPa与1167 MPa,抗拉强度分别为1186 MPa和1230 MPa,延伸率均为11.2%,样品的断裂机制为准解理断裂的方式,但发现1200℃下得到的样品因为显微组织中有较大尺寸的β相颗粒,提供了形成孔洞的条件,从而发生了颈缩。研究发现,采用斜式混料机混粉不够均匀,导致固结后的样品的显微组织中存在富β相区,样品的屈服强度、抗拉强度与延伸率分别为1094 MPa、1282 MPa和4.1%,在955℃下进行退火热处理后,样品中α相片层宽度增大,富β相区更加明显,使得样品的力学性能进一步降低,其屈服强度、抗拉强度与延伸率分别为984 MPa、1012 MPa和0.6%。这是由于热处理过程使得α相与β相的硬度差别增大,变形更不协调,首先发生变形的富β相区会造成应变的快速集中,使得样品在较低流变应力下在该区域产生孔洞,导致样品在发生较少的宏观塑性变形后即发生断裂。本工艺选取氢化钛来代替钛作为原材料,将氢化钛的脱氢、固结和成型过程相结合,工艺流程简单,近净成型,不仅降低了生产成本,同时也保证了制备出的钛材料具有优良的力学性能。