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Ti合金因具有高比强、耐腐蚀、耐热等优良特性，Mg合金因其质轻和良好的物理性能，已得到广泛研究应用。但在结合二者优势的Ti-Mg系合金领域内，目前很少有系统的研究。为此，本文采用放电等离子烧结（SPS）技术制备全组成范围的Ti-Mg系合金，并对其组织结构和物理力学性能进行研究。 通过SPS工艺参数分析，在1080℃-10MPa-10min和540℃-10MPa-10min烧结制度下，分别制备出Ti-Mg合金（Mg％≤20 wt．％）和高比强、致密的Mg-Ti合金（Mg％≥25 wt．％）。 采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜和电子探针显微分析仪（EPMA）等测试手段着重分析了Ti-Mg系合金的物相组成、显微结构及致密度。研究表明，Ti-Mg合金主要由α-Ti、微量MgO和TiN2组成；当Mg含量增加时，合金中出现微量β-Ti相。由于在SPS过程中，当在晶粒间的孔隙处放电时，会瞬时产生局部高温，引起Mg蒸发和熔化，使试样中存在大量细小的孔洞。同时，SPS过程中晶粒表面容易活化，Mg氧化生成少量MgO黏附在孔洞内壁；伴随Mg被氧化同时，Ti与氮气发生反应生成少量的TiN2。因此，采用SPS技术不能实现Ti-Mg合金制备。 Mg-Ti合金主要由α-Ti和Mg组成。其烧结过程属于固相烧结，Ti和Mg颗粒之间主要以互扩散作用发生粘结，二者比较均匀地以机械混合的方式交织在一起，相互之间未发生反应。Mg在540℃烧结温度下具有良好的流动性，填充在Ti颗粒之间及孔洞中，使烧结体具有较高的致密度。而且，随着Ti含量的增加，Mg颗粒出现较明显的晶粒细化现象。 选用理想混合物模型来预测Mg-Ti合金的密度、体积声速、比热等物性参数。各物性参数的实验值与模型预测值的比较表明，二者吻合较好，材料的物性参数不仅与其组成有关，而且受材料微观结构的影响。 通过对Mg-Ti合金进行力学性能测试表明，在Mg中加入高强度、高熔点、高弹性模量的Ti，显著提高了材料的抗拉强度、弹性模量和显微硬度，且它们随着Ti含量的增加而增加。但当Ti含量过多时，增加了裂纹形核和扩展的机会，导致抗拉强度有所降低。对Mg-Ti合金的断口形貌进行观察，在低温和单向拉力的条件下，断口具有韧窝形貌，并在微坑中发现第二相粒子Ti。随Ti含量增加，即第二相体积分数的增加，合金的塑性下降。