TC4-DT钛合金是我国自主研发的新型中强度、高损伤容限型α+β两相钛合金,作为重要的结构材料应用在航空航天领域。本文以未经特殊细化的TC4-DT钛合金为研究对象,通过对该合金进行分步超塑性拉伸实验和分步超塑性等温锻造实验,研究了不同实验参数下的热变形行为和显微组织演变规律,并对超塑性等温锻件在两相区进行三重热处理,对热处理后锻件进行室温力学性能测试,以期为大型复杂航空结构承力件的等温锻造成形提供相关技术参数及实验依据。对TC4-DT钛合金提出的分步超塑性拉伸成形法,即将不同温度条件下的常规恒应变速率超塑性成形分为两步,待第一步超塑性拉伸到达设定的预应变量并保温一段时间后,再进行第二步超塑性拉伸。实验表明:在温度为860⁹50℃,应变速率为3.3×10-4¹.0×10-2 s^-1,预应变量为20%⁸0%,间隙保温时间为5³0 min条件下,TC4-DT钛合金均表现出良好的超塑性（305.93%⁵06.67%）。当实验条件是变形温度为890℃,预应变量为50%,间隙保温时间为10 min,第一步和第二步应变速率均为3.3×10-4 s^-1时,TC4-DT钛合金表现出最佳的超塑性（506.67%）。真实应力-应变曲线显示,第二步的应力明显小于第一步结束时的应力,第一步变形对该合金产生一定的软化作用。显微组织显示,动态再结晶一直伴随着分步超塑性成形过程,静态再结晶发生在间隙保温时间。再结晶行为的发生为超塑性成形提供了细小等轴组织,有利于该合金超塑性的提高。对TC4-DT钛合金在两相区进行超塑性等温锻造实验,并对锻件在两相区进行三重热处理,通过对其组织与性能的研究,提出了分步超塑性等温锻造成形工艺,即将不同温度条件下的超塑性等温锻造成形分为两步,待第一步达到设定的压缩量并保温一段时间后,再进行第二步超塑性等温锻造成形。实验表明:温度相同时,分步超塑性等温锻造各步结束时的锻造压力均小于一步超塑性等温锻造结束时的锻造压力,说明分步超塑性等温锻造可以有效地降低一步等温锻造压力。在相同变形温度条件下,分步超塑性等温锻件的α相含量比一步超塑性等温锻件的α相含量低,条状α相含量增多,且温度越高,这种趋势越明显;不同超塑性等温锻造工艺下的锻件经过960℃/1h WQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5h AC三重热处理后,均可以得到不同编织程度的网篮组织,编织程度越好,强度越高;890℃时的分步超塑性等温锻件和920℃时的一步超塑性等温锻件,经过960℃/1h WQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5h AC三重热处理后,可以获得比较好的强度-塑性-冲击韧性综合性能匹配。