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氧元素作为最常见的杂质元素,对钛合金的加工过程及力学性能有极为显著的影响,因此研究氧元素含量对TA31合金热变形过程及热锻组织力学性能的影响具有重要的意义。通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素尤其是氧元素的含量,并添加TiO2的方式熔炼出实验所需不同氧元素含量的铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的铸态Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金进行热模拟实验,获得在不同温度和变形速率下热压缩变形过程的应力-应变曲线。通过分析和计算热变形应力应变曲线获得氧含量为0.096 wt.%、0.5 wt.%（质量分数）Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的本征方程和热变形组织。对比观察后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑形变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得动态再结晶发生的温度降低,再结晶变形所需的变形速率也有所提高。从而影响钛合金热变形过程的加工范围（加工温度、加工速率）,影响钛合金动态再结晶形核;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。在钛合金中添加氧可显著改变合金的热变形组织,同时提高合金的力学性能。通过对熔炼获得的额不同氧元素含量的铸锭（氧含量0.042 wt.%、0.07 wt.%、0.096wt.%、0.11 wt.%、0.14 wt.%、0.2 wt.%、0.3 wt.%、0.4 wt.%、0.5 wt.%、1 wt.%）进行锻造加工获得相应氧含量的锻棒。对不同氧含量锻棒的拉伸性能进行试验,得到相应的试验数据,并对氧原子在钛合金中各种强化机理进行表征和计算。锻造显微组织表明,氧原子的加入可以显著降低热变形后的晶粒尺寸,产生细晶强化作用。氧原子作为间隙固溶原子产生的固溶强化作用能显著提高合金强度,此外氧原子的加入会导致加工硬化更加显著变形组织位错密度升高,位错强化效果进而提高合金拉伸强度。同时随着氧含量的增加,合金的断裂韧性也会出现明显下降。