钛合金由于具有高比强度，高韧性，良好的减重效益和优异的耐腐蚀性能，使其集中应用于航空航天领域和生物医学领域。而TC4钛合金在整个钛合金应用中占到60％。TC4钛合金在室温和准静态应变速率条件下成形性能差，易出现断裂等成形失败现象。高速成形是解决难变形材料成形问题的途径之一。本文在国家自然科学基金和国家973项目的资助下，开展了基于电磁脉冲成形工艺，针对TC4钛合金板材，高速变形规律、工艺适应性、成形极限、变形机理及动态变形效应等方面的研究。　　首先用有限元模拟技术，分析在驱动片作用下，TC4钛合金成形的可行性。分析中采用多物理场有限元软件ANSYS和非线性有限元软件ABAQUS相结合，根据电磁脉冲成形的特点，实现电磁场、结构场的有限元耦合算法，有效地模拟了高导电驱动片推动下的电磁脉冲TC4钛合金板材的成形过程。由于数值模拟中考虑了板材的变形过程对磁场的影响，并通过用户子程序使结构场的变形数据与电磁场的电磁力数据能在ABAQUS与ANSYS软件之间交互传送，使模拟数据与实验数据相比有较好的一致性。　　驱动片对实现TC4钛合金的电磁脉冲成形至关重要，作者通过数值模拟及实验研究，分析了不同材质、结构尺寸的驱动片对能量利用率及工件变形均匀性的影响。研究发现当驱动片的厚度小于趋肤深度时，驱动片越厚，所受电磁力越大，且采用高导电性，易变形的材料作为驱动片，可以有效减少驱动片塑性变形所消耗的能量而提高工件的成形效果。　　为了绘制关于TC4钛合金板材在高应变速率下的成形极限图，设计用正方形、十字形和腰形的试样结构，分别获得双向拉伸、单向拉伸和平面应变三种应变状态。用这种方法测得了TC4钛合金板材在高速率成形条件下的成形极限图。当处于平面应变状态时，其成形性能比准静态条件下提高了73.65％，而处于双向拉伸应变状态时，成形性能提高了24.37％。驱动片作用下的高速变形所引起的惯性效应是其成形性能提高的主要原因。　　通过对经高速率变形后TC4钛合金板材的微观组织变化的观察，揭示其变形机理及损伤状态，分析高速率成形过程对TC4钛合金板材塑性变形以及成形后工件服役性能的影响。研究发现在动态加载下，TC4钛合金板材的晶粒被拉长但尺寸变化不明显。在驱动片的冲击作用下导致工件硬度分布不均，但织构没有明显变化。变形过程，除了位错滑移机制外，孪生机制也被激活，且孪生面为(1011)，有利于塑性变形，但数量较少。断口形貌分析表明材料的断裂模式为韧性断裂与剪切断裂相结合的复合型断裂；而准静态下为典型的韧性断裂。　　为确定TC4钛合金板材的应变率敏感速度域，采用了一种胀环式的试样环，测试材料在不同应变速率下的成形性能。对于钛合金试验用了一个铝合金试样环作为驱动环。研究表明，当变形速度在2mm/min（即准静态）时，TC4钛合金的应变率为6.67×10-4/s，均匀应变达到εu=0.102，但当变形速度超过准静态速度达到46.7m/s时，其均匀应变只达到εu=0.032。但是随着变形速度的上升，其均匀应变也成正比的增加。直到变形速度超过286m/s后，其均匀应变才超过准静态时的均匀应变，达到εu=0.11以上，此时应变率超过6935.6/s。因此，认为当变形速度达到V=286m/s或应变率达到6935.6/s，为TC4钛合金材料塑性提高的阈值。