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Ti-6Al-4V钛合金因其优异的综合力学性能、耐腐蚀性能、耐热性能及良好的生物相容性在航空、航天、生物医学等领域得到广泛的应用,但由于钛合金在低温变形条件下变形抗力大、在高温变条件下变形温度高易氧化、应变速率敏感性较高、可加工窗口期较窄等特点,导致钛合金组织、性能的均匀性和稳定性难以控制。处于三向压应力状态的多向压缩大塑性变形技术能在不改变外观形状和尺寸的前提下获得较大的累积应变量而细化晶粒,从而达到调控材料组织均匀性和提高综合性能的目的。本文以初始组织为等轴（α+β）的Ti-6Al-4V钛合金为研究对象,采用恒温变形的方式在温加工范围内对Ti-6Al-4V钛合金进行多向等温压缩循环变形,并采用OM、SEM、TEM、XRD分析测试手段对不同多向等温压缩循环变形条件和双重退火热处理条件下的显微组织、微观织构、晶界以及再结晶特征分布进行表征,并对其演变规律进行分析,其主要研究内容和研究结果如下:（1）为确定最佳变形温度,在温加工范围内对不同变形温度（550℃、600℃、650℃）条件下Ti-6Al-4V钛合金显微组织、晶界以及再结晶特征分布的演变及演变规律进行了研究。结果表明,随着变形温度的升高,α相的平均晶粒尺寸减小,小角度晶界所占比例降低,大角度晶界所占比例呈上升趋势,细小再结晶晶粒所占比例升高。分析表明,在550℃～650℃的温加工范围内,650℃的变形温度条件下,获得了大量以大角度晶界为主的细小再结晶晶粒。（2）为了制备得到整体组织均匀的超细晶Ti-6Al-4V钛合金,系统地对不同累积应变量（△ε=0.4、0.8、1.2、2.4、3.6、4.8）条件下试样各部位显微组织的演变及演变规律进行了研究,研究表明,经过一个道次（△ε=0.4）变形后,出现了晶面衍射峰为（004）的斜方马氏体α"相,随着累积应变量的增加,试样各部位上的晶粒均不同程度得到细化,其易变形区上的晶粒细化效果最为显著,经过4个变形循环后试样整体组织趋近均匀,且易变形区中α相的平均晶粒尺寸由初始的4.8μm细化到0.14μm,组织以细小等轴晶粒为主,易变形区上β相的形态呈纤维状或点状分布在基体α相上。分析结果表明,随着变形循环的增加,Ti-6Al-4V钛合金中晶粒的细化效果显著增加,试样整体组织的均匀性得到改善。其结果为制备整体组织均匀的大块体Ti-6Al-4V钛合金提供了工艺路径和数据参考。（3）为揭示不同多向压缩循环变形及双重退火条件下Ti-6Al-4V钛合金晶界特征和再结晶的演变规律,对不同累积应变量和双重退火条件下的晶界特征和再结晶进行分析研究。结果表明,在温加工的条件下,随着累积应变量的增加,小角度晶界所占比例降低,大角度晶界所占比例呈上升趋势,细小再结晶晶粒所占比例升高;退火后的试样中大角度晶界所占比例均在74%以上,有大量的特殊孪晶界存在,在晶界取向角3°、10°、60°和90°附近出现很强的峰值,且取向差角在60°附近的晶界数量随累积应变量的增加呈上升趋势,取向差角在10°和90°附近的晶界数量变化不明显。由此可知,在温加工的条件下,随着累积应变量的增加,获得了以大角度晶界为主的细小再结晶晶粒;对经不同累积应变量变形双重退火后组织以大角度晶界占74%以上的晶粒为主。（4）为揭示多向等温压缩循环变形条件下组织-织构-变形行为的内在联系,详细的对不同等温压缩变形条件下Ti-6Al-4V钛合金易变形区上α相的织构演变进行了分析研究,研究表明,随着变形温度的升高,织构密度变化不明显,分别形成了以{（?）010}<1（?）02>、（0002）[10（?）0]、{（?）010}<1（?）02>为主的织构组分;第一个多向等温压缩循环变形中,随着外加载荷轴的变换,织构密度先减小后增加,形成了主要组分分别为（0002）[1（?）02]、（0002）[10（?）0]和（0002）[10（?）0]的{0002}基面织构;经过多个多向等温压缩循环变形后,随着变形循环的增加,织构密度降低,织构的漫散程度增加,形成了主要织构组分分别为{（?）010}<0001>、{（?）010}<1（?）10>和{（?）010}<1（?）10>的非基面织构;对经过不同累积应变量变形退火后,织构的漫散程度降低,织构组分的类型均发生了改变,分别形成了以（0002）[1（?）02]、（（?）011）[1（?）02]、（（（?）010）[0001]+（（?）010）[0（?）11]）、（（?）112）[2（?）（?）3]、（（?）010）[1（?）12]+（（?）012）[2（?）（?）2])、（（（?）010）[1（?）12]+（（?）113）[0（?）10]）为主的织构组分。由上述分析可知,在第一个变形循环中,随着外加载荷轴的变换,{0002}基面织构弱化,经过多个变形循环后形成了以{（?）010}为主的非基面织构,基面织构消失;经双重退火后,织构组分以非基面织构为主。其结果为合理利用织构强化或软化来改善Ti-6Al-4V钛合金的性能提理论指导和技术参考。