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Ti2AlNb基合金是一种比强度高、抗高温氧化和抗蠕变性能良好的Ti-Al系金属间化合物,但其室温塑性较差,冷加工较为困难,限制了其广泛应用。高温条件下的超塑性成形技术具有变形抗力小,可成形形状复杂的零件且无回弹和残余应力的优点。钛合金和Ti-Al系金属间化合物可在一定的变形温度和应变速率条件下表现出优良的超塑性能。本文以Ti2AlNb基合金为研究对象,通过力学性能试验和微观组织分析,深入地研究了其超塑性变形的影响因素和变形机理。通过超塑性单向拉伸试验,对Ti2AlNb基合金超塑性变形的应变速率和温度条件进行了研究,结果表明,Ti2AlNb基合金的最佳超塑变形温度为990℃,初始应变速率为6×10-4s-1,获得了299%的延伸率,峰值流动应力为49.2MPa;在变形过程中,位错在硬脆相α2处大量堆积,阻碍材料流动,引起应力集中和加工硬化;高温和低应变速率条件下的超塑性变形是动态再结晶引起的软化过程和位错钉扎引起的硬化过程共同作用的结果。通过对不同置氢量Ti2AlNb基合金的拉伸试验和微观分析,探究了不同置氢量对其超塑性能的影响规律和机理,结果表明,置氢能显著提高Ti2AlNb基合金的延伸率,降低峰值应力;在910℃,置氢0.18wt%合金的峰值应力为142.3MPa,延伸率为238%,相比未置氢合金峰值应力降低了22%,延伸率提高了71%;通过观察超塑变形后的微观组织,发现置氢能促进Ti2AlNb基合金的晶粒细化,而且促进了B2相和硬脆相α2相向O相的转变,伴随相变重结晶的动态再结晶过程提高了其超塑性能。利用拉伸试验数据,基于线性拟合的方法,建立了不同置氢量Ti2AlNb基合金的超塑变形本构方程,并通过试验数据对不同模型的精确度进行了相对误差分析,发现不同置氢量合金的最佳本构模型不一致,双曲正弦函数模型的相对误差均小于3%,适用性最好。利用MSC.MARC软件对Ti2AlNb/TA15四层结构超塑成形/扩散连接（SPF/DB）工艺进行了有限元仿真,探究了异种合金在四层结构成形中的协同变形过程;仿真结果显示,成形过程中,Ti2AlNb基合金面板减薄较轻,TA15合金芯板减薄严重;中空腔体的高度和宽度、面板和芯板的连接宽度决定了最终的TA15合金芯板厚度分布;工艺试验结果显示,焊接质量和阻焊剂厚度会影响成形过程和成形质量。