Ti-6Al-7Nb合金是继Ti-6Al-4V钛合金材料之后的一种新型钛合金材料,该钛合金综合力学性能表现优异,是目前国内外钛合金领域的研制热点之一,可广泛应用于航天、航空、军事设备、民用设备及生物工程设备中的关键构件。金属材料热成型工艺是Ti-6Al-7Nb合金构件制备技术的重要环节,决定着Ti-6Al-7Nb合金构件的综合力学性能、设备可靠性及使用寿命等。为了获得综合性能优异的Ti-6Al-7Nb合金塑性成形构件,需对该材料的变形行为进行研究,结合基础的材料试验及工艺仿真模拟技术,从宏观和微观角度对Ti-6Al-7Nb合金的热塑性成形工艺展开探索,为获取高质量的钛合金构件提供技术支撑。本文采用试验研究及有限元数值模拟仿真技术相结合的研究方法,以Ti-6Al-7Nb合金的热塑性变形工艺研究为主线,在等温热压缩试验的基础之上,研究了Ti-6Al-7Nb合金的四种热塑性变形本构方程关系,获得了不同理论基础的能耗图、失稳图及热加工图,并对本构关系及热加工图精度和适用性进行了对比和评价,揭示Ti-6Al-7Nb合金的热压缩变形的宏微观变化规律。同时,研究了不同变形条件下Ti-6Al-7Nb合金的微观组织演变规律,分析了该钛合金材料的流变特征和形变强化特征,并对该钛合金的动态再结晶行为进行研究,获取了Ti-6Al-7Nb合金动态再结晶临界条件。最后,结合有限元仿真模拟,对典型Ti-6Al-7Nb合金圆盘类零件进行了塑性成形仿真,分析了变形工艺参数对成形性能的影响,获取了能够稳定、高效和高质量充型的Ti-6Al-7Nb合金盘件零件等温模锻成型工艺参数。主要研究结果如下:利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机对变形温度在750～1173K范围、应变速率在0.005～10s-1范围、变形量为60%时的Ti-6Al-7Nb合金进行等温恒应变速率压缩试验,获取了该钛合金的流动应力—应变数据,发现变形温度与应变速率对该钛合金的流动应力曲线变化影响较大,而且该钛合金的热塑性变形过程中存在形变强化和流动软化现象,变形温度与应变速率对Ti-6Al-7Nb合金的形变强化和流动软化作用具有较复杂影响。基于Ti-6Al-7Nb合金的流动应力—应变数据,建立了Arrhenius、Zerilli-Armstrong、Johnson-Cook和人工神经网络热变形塑性本构方程模型,发现四种本构方程模型的预测能力存有显著差异,特此,引入相关系数R与相对误差绝对值平均ARRE对本构模型的预测精度进行量化评价。人工神经网络模型在预测精度及线性相关性中均具有较佳精度。不同本构模型关系对Ti-6Al-7Nb合金流变应力预测的适用范围不同,Arrhenius本构方程模型适用于高应变速率、低温和高温形变条件;Zerilli-Armstrong本构方程模型适用于高应变速率、低变形温度条件;Johnson-Cook本构方程模型适用于高应变速率或较低和较高变形温度条件。通过建立Ti-6Al-7Nb合金热塑性变形的Murty及Prasad能量耗散图,并绘制出了不同失稳判据下的失稳图,最终确定出Prasad、Murty和Malas理论的热加工图。通过对不同热加工图的研究及分析,发现应变速率和变形温度对于失稳区域的分布状况影响显著,采用不同失稳准则而获得的热加工图失稳区域差异性较大,综合来看三种热加工图的精确度顺序为:Murty>Malas>Prasad。利用应变速率敏感性指数m、温度敏感性指数s和应变硬化指数n1对Ti-6Al-7Nb合金的塑性流变和形变强化进行量化表征,发现材料在不同变形条件下的流变能力、流动软化及形变强化具有显著差异。研究了变形温度和应变速率对微观组织的影响规律,阐明了Ti-6Al-7Nb合金微观组织演变规律及热变形后的物相状态,同时应用动态再结晶临界条件,对该钛合金动态再结晶临界应变进行分析,确定该钛合金在热塑性变形时的动态再结晶临界应变条件。通过仿真模拟与试验结果比对,发现有限元仿真能够较精确实现Ti-6Al-7Nb合金热加工过程的预测,另外,对典型的Ti-6Al-7Nb合金圆盘类零件进行有限元仿真建模,分析并探讨工艺参数对该钛合金变形的应力状况、材料体积与形状变化能力的影响,综合分析知:坯料高径比为1.754、温度1073K、变形速度为1.0mm/s及摩擦因子为0.4时,可实现该钛合金圆盘类构件的稳定、高效和高质量充型。