高强β钛合金具有多种优异的性能,作为结构材料广泛应用于航空航天、军事装备和船舶制造等领域,高强β钛合金冷轧板材作为重要的应用形式,其轧制工艺对合金组织和性能的影响备受关注。本研究以近β型钛合金Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe为研究对象,通过控制轧程中间退火次数,中间退火温度以及改变轧制方向,对高强β钛合金在冷轧加工过程中组织和力学性能的演变规律进行了研究,以优化高强β钛合金板材在实际生产中的加工工艺。对不同中间退火制度的冷轧Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金轧态组织和性能进行了研究。在冷轧过程中合金的变形机制主要为滑移,没有发现孪生和应力诱发相变现象。合金在冷轧过程中形成了明显的变形织构,晶体取向在α取向线和γ取向线上聚集,780℃中间退火的合金织构类型主要为α-fiber:{001}<010>和{112}<110>,γ-fiber:{111}<110>、{111}<123>和{111}<112>。830℃中间退火的合金织构类型主要为γ-fiber:<111>{112}和<111>{123},以及强织构<001>{010}。冷轧工艺对板材性能的影响以加工硬化为主,轧程中间退火温度相同时,退火次数越少,板材的加工硬化现象越明显,导致合金强度上升塑性下降;反之,退火次数越多,合金强度下降塑性上升。轧程中间退火次数相同时,退火温度越低,板材的加工硬化现象越明显,导致合金强度上升塑性下降;反之退火温度越高,合金强度下降塑性上升。热处理制度会显著影响冷轧合金的组织和性能,本文研究了750℃固溶处理2min对不同中间退火制度的冷轧合金板材组织和性能的影响。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min后晶粒尺寸显著细化,再结晶基本完成,织构强度大幅度减弱,组织趋近于随机取向。相同的轧程中间退火温度,中间退火次数越少晶粒尺寸越小;相同的轧程中间退火次数,β单相区中间退火晶粒尺寸比α+β相区晶粒尺寸大。冷轧板材经过固溶处理后合金主要强化机制为细晶强化,晶粒尺寸越小,合金板材强度和塑性越高。α+β相区中间退火2次合金的晶粒尺寸最小,强度和延伸率最高;β单相区中间退火4次合金的晶粒尺寸最大,强度和延伸率最低。冷轧合金板材经过750℃固溶处理2 min加550℃时效处理4 h、8 h和16 h后,形成了大量的次生α相,随着时效时间的增长,次生α相的尺寸明显增大。α+β相区中间退火的合金形成了等轴的初生α相,β单相区中间退火的合金则没有形成初生α相。冷轧板材经过时效处理后合金的主要的强化机制是弥散强化,合金的强度相比固溶态显著上升,同时保留了良好的塑性。时效时间由4 h升至8 h时,合金强度下降,延伸率上升,时效时间升至16 h时,强度和延伸率微弱下降。α+β相区中间退火2次合金,在固溶条件下和时效条件下均能得到最高的强度和延伸率,是最优的轧制工艺。对比了严格单向轧制和两步换向轧制对合金组织和性能的影响,两步换向轧制工艺微观组织为不规则的变形β晶粒,并且产生了明显的变形织构,织构的强度和类型与严格单向轧制相似,主要为α-fiber:{112}<110>和{111}<110>,以及γ-fiber:{111}<123>和{111}<112>;经过750℃固溶处理2min后,合金的织构钝化且强度显著减弱,并且β晶粒显著细化。在相同的固溶处理时间内,两步换向轧制板材再结晶基本完成且晶粒更加均匀,严格单向轧制板材再结晶程度相对较低。严格单向轧制板材轧态合金力学性能的各向异性显著,不同拉伸方向强度和延伸率区别较大,两步换向轧制板材轧态合金基本没有力学性能的各向异性,各个方向的强度和延伸率相近。合金板材经过750℃固溶处理2 min加550℃时效处理4 h后,在β基体形成了细小均匀的次生α相,合金的强度大幅度上升,并且显著降低了严格单向轧制力学性能的各向异性。