锆及锆合金由于具备硬度高、耐腐蚀性强和抗辐照性能好等优点,被广泛应用于核工业领域。近年来,燕山大学在TC4钛合金的基础上制备出一系列的ZrTiAlV合金,其中Zr-45Ti-5Al-3V合金具有较高的抗拉强度,但其塑性变形能力较差,且组织性能存在不均匀等缺点,这极大地限制了其在空间飞行器领域的广泛应用。本文提出了对挤压态Zr-45Ti-5Al-3V合金进行电场辅助半熔态形变处理的新工艺,目的是改善和提高Zr-45Ti-5Al-3V合金的综合力学性能。利用放电等离子烧结系统分别在1200℃、1400℃和1600℃的温度条件下对Zr-45Ti-5Al-3V合金进行电场辅助半熔态形变处理,分析了处理过程中压力、电压和温度等参数随时间的变化规律。应用MSC.Marc软件对Zr-45Ti-5Al-3V合金的电场辅助半熔态形变处理过程进行了有限元数值模拟,分析了不同烧结参数对温度和应力分布的影响,揭示了电场辅助半熔态形变处理过程中温度场和应力场随烧结参数的变化规律。1200℃与1400℃电场辅助半熔态形变处理后合金的晶粒完全由粗大的β相和次生于晶粒内部的针状或板条状α相构成,α相“交织”在晶粒内部并分割β相基体,表现为典型的“网篮”型特征。1600℃电场辅助半熔态形变处理后的材料中除含有α相和β相外,还出现了六方晶系的δ’-ZrO相和金属间化合物Zr5Ti相,δ’-ZrO相是由近似于球形的多面体层层堆叠而成的,并以自由树枝晶的形貌在晶内及晶界上均匀分布,Zr5Ti以板条状的形貌相互“交织”于β相晶粒的内部。1200℃和1400℃电场辅助半熔态形变处理后的合金在500℃高温拉伸断口均表现为典型的塑性韧窝型形貌,其中1200℃电场辅助半熔态形变处理后的合金拥有最佳的塑性变形能力,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为340.0MPa、674.2MPa和23.1%。1600℃电场辅助半熔态形变处理后的合金由于脆性δ’-ZrO相的存在,合金在高温拉伸过程中的断口形貌表现为典型的脆性断裂形式,合金还未达到屈服即发生断裂。电场辅助半熔态形变处理后的合金在电场环境下的抗高温压缩性能明显好于挤压态材料,且随电场辅助半熔态形变处理温度的升高,材料的抗高温压缩力学性能逐渐增强。1600℃电场辅助半熔态形变处理后的合金具有最佳的抗高温压缩力学性能,其综合力学性能表现为典型的“拉、压不对称性”。利用MSC.Marc软件反推得到了合金在电场600℃和800℃高温压缩形变作用下的真应力应变曲线,分析了电场辅助半熔态形变处理温度和高温压缩温度对合金抗压缩力学性能的影响规律,建立了电场辅助高温压缩形变处理过程中直接利用SPS设备得到的力—位移曲线获得真实应力应变曲线的计算方法。