锆及锆合金拥有优异的抗空间辐照损伤、良好的抗原子侵蚀以及在交变温度场中能够保证结构稳定性的能力，具有作为航天航空以及深海探测领域活动构件材料的潜力。但传统锆合金普遍强度较低，难以满足活动构件材料对力学性能的要求。新型ZrTiAlV系合金具有高强度、高塑性以及良好的加工性能等，是航空航天以及深海探测领域结构件材料的有力竞争者。但是，目前关于ZrTiAlV系合金的研究主要是集中在合金的成分调控、制备工艺以及力学性能等方面，对ZrTiAlV合金，特别是亚稳态的β-ZrTiAlV合金在变形过程中的马氏体相变、孪晶以及位错滑移等变形机制以及这些变形机制对合金力学性能的影响方面还没有系统的研究。本文通过系统研究不同变形方式、不同应变量、不同初始β晶粒尺寸以及不同α相含量下亚稳态β-ZrTiAlV合金的变形机制及力学性能演变规律，探索变形机制与力学性能之间的内在联系，对比分析引起变形机制和力学性能变化的原因，从而更加深刻地了解β-ZrTiAlV合金的变形行为，为新型ZrTiAlV系合金的性能改善和未来服役提供了实验数据及理论支撑。
　　本文以亚稳态β-ZrTiAlV合金为研究对象，综合采用电子背散射衍射（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线衍射(XRD)等表征技术，对亚稳态β-ZrTiAlV合金在不同变形方式、不同应变量、不同初始β晶粒尺寸以及不同α相含量条件下的变形机制和力学性能进行了系统研究。得到的主要结论如下：
　　①在亚稳态β-ZrTiAlV合金单轴压缩时，首次观察到变形诱导β→α′、β→α′′马氏体相变和{1012}α′内部孪晶的变形机制组合。单轴拉伸时的变形机制为变形诱导β→α′马氏体相变、扭折带以及{1011}α′内部孪晶。其中，{1012}α′和{1011}α′内部孪晶均为变形诱导α′马氏体内的二次变形产物，它与变形诱导β→α′马氏体相变或者合金变形过程中的塑性变形应变协调有关。
　　②首次在亚稳态β-ZrTiAlV合金中系统研究了变形诱导α′、α′′马氏体、{1012}α′内部孪晶以及剩余β相形貌随应变量增加的演变规律。其中α′马氏体分为三种不同形貌，即孪晶α′马氏体，非孪晶α′马氏体以及α′马氏体对。随着应变量的增加，非孪晶α′板条逐渐变宽并彼此合并，最终形成α′域。孪晶α′形貌从板条α′演变至孪晶板条α′至宽化孪晶板条α′，最终至{1012}α′孪晶相关的α′域。α′马氏体对中的进入α′撞击晶界并刺激相邻晶粒中输出α′的成核，然后进入和输出α′同时生长。变形诱导α′′马氏体形貌从细长的板条状到梯子状最终到90°旋转的域。剩余β相中的位错具有增殖和缠结的趋势。变形诱导马氏体相强化和剩余β相中的位错增殖和缠结强化使合金硬度增加。
　　③随着初始β晶粒尺寸从36μm增加到267μm，亚稳态β-ZrTiAlV合金中双屈服现象逐渐消失，屈服强度逐渐增加，而延伸率和极限抗拉强度逐渐降低。同时，加工硬化率曲线从明显的抛物线演化转变为单调递减演化以及加工硬化效果逐渐减弱。随着初始β晶粒尺寸的增加，合金中的变形机制均为变形诱导β→α′马氏体相变、扭折带以及{1011}α′孪晶，但增加初始β晶粒尺寸会使变形产物尺寸增加，从而减少特殊边界的产生，弱化动态Hall-Petch效应。
　　④随着α相含量从0%增加至42.4％时，亚稳态β-ZrTiAlV合金中的双屈服现象逐渐消失，屈服强度不断增加，延伸率逐渐降低，抗拉强度没有发生明显变化。同时，加工硬化率曲线从明显的抛物线演化转变为单调递减演化以及加工硬化效果逐渐减弱。这是由于随着α相含量的增加导致β相的稳定性逐渐增加以及β域的尺寸逐渐减小，使得变形机制由0~17.5％α相时的扭折带、变形诱发α′马氏体及{1011}α′内部孪晶共存演变为42.4％α相时的被完全抑制。