TC11钛合金作为α+β型高温钛合金,可在500℃下长期使用,具有良好的热强性,几乎应用于所有型号的航空发动机。α+β型钛合金在实际热加工过程中极易产生粗大的片状魏氏组织,综合性能差,限制了其服役性能。对合金进行相图热力学计算,发现500℃以上,α相开始向β相转变,但转变速率很慢,700℃以上转变速率加快,计算得到两相达热力学平衡时所对应的温度为994℃,从而确定了α→β相变的温度区间,为热处理工艺制定过程中温度的选择提供参考依据。合金在700℃以上、相变点以下进行等温相变实验,得到700℃、800℃、900℃、950℃下相转变达到平衡的时间分别为180 min、150 min、90 min、40min,并基于Avrami方程建立了不同温度下α→β等温转变动力学模型,为热处理工艺制定过程中时间的选择提供依据。依据热力学与动力学研究结果,对合金进行单重热处理,发现无法根本改变规则排列、取向一致的α片层,但可使组织在一定程度上碎化,单重热处理可提高合金的强度,但降低其塑韧性。对合金进行双重热处理,得到T1、t1、T2、t2四个变量对组织的影响,双重热处理可改善合金各项力学性能,995℃/60min/WQ+980℃/60min/AC为最优工艺。合金经5次循环热处理后,室温综合性能最佳。原始态合金的高温拉伸力学性能:200-300℃时韧性最佳,600℃时塑性最好,400℃下塑性最差。200-600℃变形过程中,随应变量增加,加工硬化指数减小,合金的加工硬化行为可采用修正后的Ludwik模型进行表达,与Holloman关系中n值相当的加工硬化指数随温度的升高逐渐增加,这是由于温度高使合金中β相的含量增多,导致合金的均匀塑性变形能力增强。原始态合金在试验温度范围内进行热变形,软化机制为动态回复。不同热处理态合金在500℃下的高温拉伸性能:单重热处理后,合金强度提高最大,塑性降低,综合性能下降;双重热处理后,合金强度提高较大,塑性有所提高,综合性能提高较大;循环热处理后,合金强度有所提高,对塑韧性提高最明显,综合性能的提高最大。热处理态合金在500℃下,随应变量增加,加工硬化指数减小,其加工硬化行为符合修正后的Ludwik模型。随热处理步骤增多、时间延长,均匀塑性变形能力增强,这与β相含量的增加有关。500℃下热处理态合金的热变形软化机制为动态回复,且随热处理步骤增多、时间延长,动态回复的临界应变值逐渐减小。