TC4钛合金一般具有α+β两相,因具有塑性好、强度高、耐热性和耐腐蚀性好等特点,在航空、舰船、化工等领域广泛应用。钛合金超塑性成形和传统加工相比,其少或无切削加工,变形抗力小,能够成形尺寸精度高、组织致密的复杂零件。因而,探索钛合金新的超塑性工艺具有重要的理论意义和应用价值。本文以2mm厚的TC4钛合金板材为原料对TC4钛合金的超塑性进行了研究。首先,对TC4钛合金板材进行热处理,通过力学性能分析,得到最佳热处理工艺参数;接着对热处理后的试样进行恒应变速率和应变诱发高温拉伸试验,获得试样延伸率。应变诱发试验是以恒应变速率将试样拉伸到预应变量后,卸载保温10min,再以同一应变速率拉伸至断裂。该方法对提高TC4合金超塑性效果显著,工艺较为简单,更适合在工业生产中应用。通过光学显微镜、扫描电子显微镜等设备对试样断口进行观察分析,探索TC4钛合金超塑性变形力学行为、变形过程显微组织演变、变形机制和断裂机制。本文主要结论有:(1).TC4钛合金最佳热处理参数为加热温度820℃、保温时间为1h,此时超塑性最好。(2).原TC4板材晶粒尺寸为1.46μm,经热处理后晶粒尺寸为2.41μm。在加热温度850℃、应变速率1×10-3s-1条件下恒应变速率拉伸,超塑性最好,延伸率可达901%。(3).应变诱发试验在预应变量1.5时,应变速率5×10-4s-1、加热温度850℃条件下,超塑性最好,延伸率可达1270.8%。(4).从试样拉伸前后显微组织和真实应力-应变曲线得出,TC4钛合金超塑性变形机制为晶界滑动、组织动态回复和动态再结晶。(5).断口形貌图呈现出典型的韧性断裂特征,剪切带、韧窝断口、脉状花样,因此表明TC4钛合金具有良好的塑性。