Ti-55高温钛合金具有比强度高、耐腐蚀、热强性好、抗蠕变、不易氧化等优点,是一种良好的航空航天结构材料。然而钛合金的热成形温度高,对合金的加工提出了很高的要求,限制了钛合金的应用。钛合金的热氢处理工艺能够有效改善合金微观结构,提升合金的超塑性,优化合金的超塑变形条件,提高合金热加工性能。本文以Ti-55钛合金为研究对象,通过力学性能测试和微观分析的手段,系统地研究了热氢处理对Ti-55高温钛合金超塑变形特性影响规律和机理。通过高温拉伸试验,对应变速率、流动应力和变形温度进行了分析计算,基于线性拟合方法建立了置氢Ti-55钛合金的高温变形本构方程,发现双曲正弦函数型本构方程对于合金的适用性最好,置氢0.1wt%合金具有最高的应变速率敏感性指数,置氢能够降低Ti-55合金的热变形激活能。利用显微镜和透射电子显微镜对不同氢含量的合金超塑变形后的微观组织进行了观察,结果表明:0.1wt%的置氢能够使合金组织中β相稳定分布,抑制空洞生长,促进位错的开动,降低位错的集聚和缠结,促进非连续动态再结晶的发生,消除基体中的位错,使合金组织具有较强的协调变形能力。通过高温拉伸试验和微观观察对置氢粗晶合金高温变形特性进行了研究,发现晶粒的粗化显著降低了合金的超塑性,而置氢0.1wt%使粗晶合金在875℃下延伸率提高了41.3%,峰值应力降低了40.6%,其变形后组织保持等轴状且细化,具有动态回复和动态再结晶双重特征,获得了较好的超塑变形流动特性和抗颈缩能力。利用显微观察和高温拉伸试验对热氢处理后的超细晶Ti-55合金进行了研究,结果表明置氢-除氢的热氢处理过程能够显著细化合金的微观组织,置氢0.4wt%合金除氢后的超细晶组织具有良好的均匀性,晶粒从5~10μm细化至500~1000nm,在800℃达到了最高延伸率723.8%,相比于原始合金提升了57.3%;除氢过程中β_H→α+β+H↑和TiH_x→α+β+H↑转变的持续发生促使α晶粒和β晶粒不断的形核和生长,是晶粒细化的微观机理。