超高强β钛合金具用优良的强韧性匹配,是良好的结构材料,被广泛应用于航空航天、舰船与武器制造领域。在热处理过程中,超高强β钛合金相变过程复杂,不同的热处理工艺会导致合金性能有很大差异。本文利用OM、SEM、TEM、XRD等多种分析方法研究了新型超高强β钛合金在等温转变过程中相析出特性,以便更好地提升合金的性能潜力。研究了新型超高强β钛合金在300~600℃等温相变过程中的组织演变规律,低温等温转变时(300~400℃),2#合金亚稳β相分解方式为β→β+α,过程中没有过渡相出现;时效阶段α相析出需要时间很长,在300℃时需要50h左右。4#合金亚稳β相分解方式为β→β+ω→β+α,过程中出现中间过渡相ω相;4#合金300℃时效4h出现纳米级颗粒状ω相,随着时效时间延长,ω相开始逐渐长大,尺寸由4h时5nm左右增大到50h时15nm左右;4#合金400℃等温处理,次生α的析出一部分借助中间过渡相ω相(β→β+ω→β+ω+α),另一部分由β相直接转变(β→β+α)。中温等温转变时(450~500℃),2#和4#合金相析出规律相似。次生α相首先在晶界处大量析出,晶内点状分散析出;随着时效时间增加,α相开始长大,析出量增多,晶内针状α相相互交错分布均匀,相互之间呈45°、60°或90°夹角,形貌类似于“V”字型,并且β晶粒内α相的生长总保持着一定的取向关系;到达析出峰值后,继续时效,针状α相转变为短棒状。高温等温转变时(550~600℃),2#和4#合金次生α相形貌逐渐转变为片层状,首先在晶粒内形核,而不是晶界处;随着时效时间延长,α相精细结构已转变为短棒状形貌析出。研究新型β钛合金时效硬化特性,通过分析等温转变温度、等温时间与显微硬度之间的关系,获得合金的等温硬化曲线和等温转变曲线,在实验温度下,合金的硬度总体上随等温时间的增加而升高,到达峰值后硬度下降,最后趋于平缓。2#合金450℃时效24h,合金有最大硬度值373.7HV;4#合金400℃时效8h时有最大硬度值425.8HV。该新型β合金等温转变曲线呈“C”型,2#钛合金TTT曲线在540℃附近出现“鼻尖”,4#钛合金“鼻尖”温度约500℃。利用JMAK模型和image-tools软件研究新型β钛合金等温转变过程相变动力学,获得2#钛合金在450℃~600℃各时效温度的等温动力学曲线,随时效温度的不同,动力学曲线表现为“S”型和抛物线型两种;获得2#新型β合金等温相变动力学Avrami指数n和温度常数k,获得各温度JMAK等温动力学方程以及等温转变过程中相变激活能E约336.8 KJ/mol。