钛合金性能优越、应用广泛,在航天工业中某类大尺寸薄壁筒形件曲面零件为双层钛合金结构,拟采用热气胀成形工艺,受轧制板材幅面限制,成形前必须进行板材激光焊接,因此成形前是双层钛合金激光焊板。但是,钛合金激光焊板成形研究较少,缺少可以参考的资料,本课题以TA15和TC2钛合金双层薄壁筒形件热气胀开发为研究背景,开展双层钛合金激光焊板形热气胀成形极限与尺寸精度控制研究,以指导双层薄壁筒形件热气胀。本文首先根据3.5mm厚的TA15和1.2mm厚的TC2钛合金板材高温拉伸力学性能结果,确定了双层板热气胀成形极限的实验温度与加载应变速率,TA15、TC2钛合金在850℃下应变为0.001s-1下延伸率是较大且最为接近。其次开展TA15、TC2钛合金双层板热气胀过程数值模拟,确定了保证应变速率基本恒定的气压加载路径,分析了不同加压路径与板间摩擦等工艺参数对变形性能与壁厚分布的影响,预测绘制双层板成形极限图。然后开展了TA15、TC2钛合金双层焊板热气胀成形过程数值模拟,分析了不同焊缝形状及双层板焊缝位置对双层板热气胀变形性能与无焊缝板极限胀形高度的影响规律,预测绘制双层焊板成形极限图,分析了焊缝对成形极限图的影响规律。最后,以研究钛合金双层板热胀后通过低温模具降温的方式得到板材贴模后冷却过程中尺寸的变化为目的,进行双层板差温热气胀实验装置设计。并开展了双层板差温热气胀过程数值模拟,分析了采用不同的模具温度与卸压路径时双层板的尺寸精度变化,为双层钛合金焊板热气胀工艺指定提供了参考。