Ti55531钛合金是一种新型高强高韧近β型钛合金,与广泛用于制造大型航空承力结构件的近β钛合金Ti1023相比,成分偏析不明显,并且具有较宽的加工工艺范围和良好的淬透性,因此适于制造航空用承力模锻件。扭力臂安装于飞机起落架之上,起到将起落架外筒的力矩传递给活塞的作用,是飞机上的重要部件之一。由于扭力臂形状复杂以及Ti55531钛合金材料的变形机制复杂,导致材料变形和微观组织难以控制。因此研究Ti55531钛合金的热变形行为特征和微观组织演化机制,建立Ti55531钛合金材料的数学模型,并在此基础上开展航空用Ti55531钛合金扭力臂的热锻成形工艺研究,不仅对于提高扭力臂的成形质量和使用性能,保证航空飞机的安全性和稳定性具有重要意义,而且能够为航空模锻件的生产制造、微观组织调控和锻造工艺优化提供理论指导和借鉴。本文的主要研究内容如下:(1)通过对Ti55531钛合金的压缩实验数据进行线性拟合得到了不同变形条件下Ti55531钛合金热变形性能参数之间的函数关系,建立了Ti55531钛合金的高温变形本构方程,并通过将计算值与实验值进行对比,以及引入相关系数和平均相对误差对本构方程进行量化分析,验证了本构方程的准确性。通过进一步对压缩实验数据进行回归分析,建立了Ti55531钛合金在锻造过程中的动态再结晶模型,为验证其准确性,采用有限元方法对热压缩实验过程进行了模拟,模拟结果和实验结果吻合较好。(2)对Ti55531钛合金扭力臂的形状和结构特点进行了锻造成形性分析,初步设计了“一模两件”成形工艺,并以Ti55531钛合金材料模型为基础建立有限元模型对其进行了模拟,针对模拟结果中存在的问题进一步设计了“制坯+预锻+终锻”的成形工艺,并通过有限元模拟验证了该工艺的可行性和合理性。(3)通过正交试验法并结合有限元模拟研究和分析了锻造工艺参数对锻件平均晶粒尺寸标准差和成形载荷的影响,并通过极差分析法和方差分析法获得了最佳锻造参数组合,即锻造温度820℃、锻造速度25mm/s、模具温度350℃,采用最佳锻造参数组合得到的锻件平均晶粒尺寸标准差为0.110μm,最大成形载荷为1690t,与16组正交试验方案相比,该方案为最佳方案。