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高温近α-Ti合金具有优异的抗氧化性能、耐蚀性能和综合力学性能,目前使用温度已达600℃,是航空发动机的主要结构材料。为满足其使役性能,通常添加多种溶质元素共同合金化,包括HCP-a稳定元素Al, BCC-β稳定元素Mo、Nb、Si,中性元素Sn、Zr,以及微量稀土元素Y、Ce、Nd等。多组元共同合金化势必带来了合金成分的复杂性,故人们提出了Al当量法、d电子合金理论、电子浓度法与BP神经网络法等诸多成分设计方法,以实现多个共同添加的元素合理匹配,从而确保高温Ti合金的结构稳定性。高温近α-Ti合金为固溶体合金,根据固溶体结构的局域化学短程序特征,本工作利用本组提出的的“团簇加连接原子”稳定固溶体结构模型来探究近α-Ti合金的成分规律。在此团簇结构模型中,与基体Ti具有强交互作用的溶质原子位于团簇心部,与基体Ti形成最近邻配位多面体团簇,以代表固溶体结构的化学短程序,与基体具有弱交互作用的溶质原子则位于团簇之间的间隙位置,作为连接原子,与Ti同族的元素则与基体一起位于团簇壳层位置,从而可给出团簇成分式[团簇](连接原子)x(x为连接原子个数)。选取典型600℃使用的近α-Ti合金Ti1100作为参比合金,其团簇成分式可表达为[Al-(Ti13.7Zr03)] (Al0.69Sn0.18Si0.12Mo0.03),恰为连接原子x=1的情形。在此基础上,利用相似元素替代原则分别将Ta和Nb替换Mo、Hf替换Zr,得到[Al-(Ti13.7(Zr,Hf)o.3)](Al0.69Sn0.18Si0.1(Mo,Ta,Nb)0.03)三个系列合金成分,分别为Zro.3系列、Hf0,3系列和Zr0.15Hf0.15系列。利用真空铜模吸铸快冷技术制备直径为6 mm的合金棒,在950℃/1 h固溶处理并水淬,并在560℃/6 h进行时效处理；利用X射线衍射仪(XRD)检测系列合金的相结构组成,金相显微镜(OM)观察合金组织形貌；高温抗氧化实验在马弗炉(KSL-1400X-A2)中进行,实验温度分别为650℃和800℃,并利用扫描电子显微镜观测样品氧化层形貌及厚度；利用Gamry电化学工作站测试合金腐蚀性能：MTS拉伸试验机测试合金在室温与高温下的力学性能。实验结果表明,Hf、Ta、Nb元素的添加降低了合金p结构稳定性,使合金从片层p转变组织转变为等轴α与片层组织共存的双态组织,但系列合金的硬度变化不明显,约为330-370 HV,常温拉伸性能相较于Ti1100合金强度和塑性均有提高,650℃高温拉伸性能强度与Ti1100相当,高温下塑性大大提升。在Ta/Nb替代Mo的Zro.3系列中,[Al-(Ti13.7Zr0.3)] (Al0.69Sn0.18Mo0.01Ta0.01Nb0.01Si0.1)合金在650℃和800℃抗氧化能力均较强,其在800℃下的氧化增重仅为5.6 mg/cm2,氧化层厚度仅为17 μm,是参比合金Ti100的1/3,且自腐蚀电压较参比合金有所提高,高温拉伸强度与参比合金持平,约为550 MPa,但塑性大大提升,延伸率6=45%。在此基础上,在Hf替代Zr形成的Hf0.3系列中,Hf元素的添加进一步提升了系列合金的抗氧化性能及耐蚀性能,其中Al-(Ti13.7Hf0.3)-(A10.69Sn0.18Ta0.015Nb0.015Si0.1)合金在800℃抗氧化性能最强,氧化增重为2.6 mg/cm2,氧化层厚度仅为15μm;Zr0.1sHf0.15系列中Zr、Hf、Ta与Nb共同作用下合金为双态组织,优异的综合力学性能和抗高温氧化能力。