研究了TC21两相钛合金淬火后马氏体在时效过程中的组织结构变化及其引起的强化效应。结果表明:合金淬火后得到交错排列的针状斜方马氏体组织,在300-700℃之间时效4h,α″相的分解次序遵循α″→α″+α→α+β规律。低温时效时首先形核析出针状的初生α相,随着时效温度的升高,初生α相在长大的同时其片层之间析出十几纳米宽、几个微米长的细小次生α相,且β相呈10～50nm大小的颗粒状弥散分布在α相之间,随后的时效过程中次生α相和β相迅速长大,最终斜方马氏体完全分解为α+β混合相。显微硬度分析表明,利用斜方马氏体的逆转变,通过在时效过程中均匀地析出细小的次生α相和纳米级弥散分布的β相可使合金具有明显的时效强化效果,500℃时效4h后,TC21合金的显微硬度比淬火态提高了35%。