热氢处理技术就是把氢作为临时合金元素，从材料内部本质出发，通过氢致塑性、氢致相变以及氢的可逆合金化作用达到改善钛合金性能的目的。氢致钛合金高温软化是热氢处理技术最重要的研究方向之一，其主要机理是氢促进α相向β相转变，从而降低了β相转变温度和增加了β相体积分数。在物理本质上，氢与钛族金属的特殊作用与晶体结构和原子结构有关。但是目前氢对钛族金属高温变形行为影响的研究并不全面，氢致钛族金属高温软化的理论体系尚未建立起来。本文研究置氢钛族纯金属钛和锆的高温变形行为，排除了其他杂质元素的影响，以便于定量的研究氢致高温软化规律；有助于从晶体结构和原子结构角度理解氢对钛族金属高温塑性变形行为影响的机理。并对氢致钛族金属和Ti6Al4V合金的高温软化行为进行了比较研究。本文研究了置氢钛、锆和Ti6Al4V合金高温软化行为。发现了氢含量与稳态应力之间的定量关系，并将氢致组织演变和相转变与力学性能的变化联系起来，完善了氢致钛族金属和合金高温软化的理论体系。采用等温压缩实验系统研究了Ti-xH、Zr-xH和Ti6Al4V-xH体系的高温变形行为。通过控制温度和氢含量，使这些压缩实验覆盖α、α+β和β相区。结果表明：氢对钛和锆高温变形行为的影响趋势基本一致。在α+β相区，稳态应力与氢含量反线性相关；在β相区，氢致强化时，稳态应力与氢含量正线性相关。置氢Ti6Al4V合金在β相区，稳态应力与氢含量正线性相关。此外，还发现了氢致钛和锆的β相高温软化现象。采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM和EBSD）和透射电子显微镜分析了变形过程中的组织演变规律。发现了置氢试样变形后的位错密度低于相同温度下的未置氢试样，置氢促进α相的动态回复。氢致α相高温软化和氢致α相向β相转变是氢致钛、锆以及Ti6Al4V合金高温软化的主要原因。氢致α相高温软化的机理是：1）氢致弱键降低了α相的剪切模量，从而降低了位错开动的临界分切应力；2）氢的快速扩散以及对压力变化的敏感性偏聚形成了氢气团，氢气团促进了位错的运动，缓解了位错塞积与钉扎；3）氢在α相中的溶解度并不高，氢原子的体积也不大，因此造成的晶格畸变不大，固溶强化的效果不显著。氢对β相产生软化作用还是强化作用取决于以下两种机制的竞争：1）氢气团促进位错运动带来的软化作用；2）氢致强键提高剪切模量致位错开动的临界分切应力增大，以及氢作为固溶原子产生固溶强化作用。研究了Ti6Al4V-xH体系的除氢过程，研究表明：在450℃~500℃之间除氢的速率快速上升，氢的扩散速率快速增大。联系在480℃出现的氢致Ti6Al4V合金软化现象，说明氢的快速扩散是氢致软化发生的重要原因。另外在700℃真空热处理4小时之后，氢被完全去除（CH≤0.015wt.%）。研究了置氢近α钛合金Ti600和β钛合金Ti40的高温变形行为，验证了氢致α相高温软化和氢致α→β相转变在钛合金高温变形中降低变形抗力的作用，以及氢致β相强化中氢含量与稳态应力的线性关系。将氢致软化作用应用到Ti6Al4V合金叶片的等温锻造过程。结果表明：经过热氢处理的叶片在850℃锻造相比于未经热氢处理的叶片在950℃锻造载荷并没有增加，而室温和高温强度均提高了约11%。主要技术指标均满足航空发动机叶片的使用要求。为热氢处理技术的工业应用提供了参考。