TC4钛合金是与美国Ti-6Al-4V相近的一种α+β两相钛合金,由于其良好的耐腐蚀性、高强度比、良好的耐腐蚀性等性质,广泛应用于航空航天等多个领域。本文首先通过Gleeble热压缩实验对TC4钛合金变形过程中变形机制、晶粒度变化等热变形性质进行了研究。同时钛合金具有加工窗口窄、导热性差、高温时易氧化等缺点,导致钛合金型材轧制成型困难,若采用传统实验方式,将会相当消耗时间、财力,并且传统实验无法准确获得轧制过程中坯料各个部分的应力应变、温度等数据。有限元热力耦合系统则可以代替物理实验模拟轧制过程,通过对其结果的分析,实现工艺参数优化以及预测金属性能。同时能够降低成本、提高效率。本文通过有限元软件Deform-3D研究了 TC4钛合金薄壁型材轧制成型规律。通过实验发现TC4相变点以下的真应力—真应变曲线为动态再结晶型,相变点附近及以上的真应力—真应变曲线为动态回复型;低温、高应变速率及大应变时的材料温升大;应变速率越大、变形程度越大,晶粒度越小,900～920℃范围内晶粒度最小,在此温度范围晶粒分布较为均匀。对热压缩数据进行回归处理,根据Sellars-Tegart本构模型建立了以峰值应力σp为特征值的TC4钛合金本构方程;计算了不同应变时的材料常数值A、n、α及激活能Q,对它们进行非线性拟合得到了考虑了应变量的TC4钛合金本构方程。经验证两个本构方程计算值与实验值的平均误差分别为10.11%及9.1%。通过热压缩数据获得了 TC4钛合金的热加工图,适宜TC4钛合金的热加工范围为850～1000℃、应变速率小于1s-1。失稳区主要分布在低于850℃的低温区及相变点附近的高应变速率区。建立了精度较高的TC4钛合金十三道次型材轧制有限元模型,模拟结果表明,K8道次纵轧对轧件温度分布改善有重要作用:K13～K9道次轧制,轧件边侧温升严重,中心部分温度梯度大,经过K8道次轧制后温度分布明显改善;前几个道次轧制应力多集中于表面,随着轧制的进行,应力分布逐渐均匀,应变量最大的部位为轧件1/4宽度处,表面应变量大于内部应变量;获得了轧制过程材料损伤规律,预测了在K2和K1道次薄壁轧制中材料边部会出现材料损伤;确定了适宜的轧制速度3rad/s,该速度能够保证轧制过程温度保持在850℃以上,在热加工图所示的安全加工区域内。