超塑成形/扩散连接（superplastic forming/diffusion bonding, SPF/DB）技术被称作为现代航空工业的开创性技术，它在很大程度上增加了航空材料的利用率并改善了结构的可靠性和维护性。SPF/DB组合工艺作为一种先进制造技术，突破了传统钣金成形方法，既可节约成本、减轻重量，又可实现近无余量成形，在制造复杂外形和多层结构时优势明显。随着该技术应用范围的拓展，SPF/DB结构件从非承力、次承力结构，发展到主承力结构。为了满足实际应用中结构件连接和承力的要求，SPF/DB结构件必须同时实现整体空心钣金结构件的成形及其与预置承力零件的扩散连接。本文以含预置块的TA15钛合金四层板主承力件为研究对象，对SPF/DB组合工艺进行试验研究。与常规多层板结构件相比，TA15钛合金SPF/DB结构主承力件增加了预置块与增强板，预置块和增强板与多层板结构的扩散连接质量直接影响主承力结构件的连接和承力性能。本文首先对特定温度下TA15钛合金超塑性进行试验研究，分析了变形量对材料金相组织的变化；其次，借助数值模拟技术对试验件成形进行模拟；根据模拟结果，在热成形/超塑成形机床上进行了含有预置块的TA15钛合金四层板主承力件成形试验；最后，对主承力试验件进行了金相观测，重点研究了预置块关键位置扩散连接情况。超塑性拉伸试验表明：930℃下，当应变速率为5.25×10-4s-1时，TA15钛合金具有较佳的超塑性能，在此应变速率附近其超塑本构方程为σ=810ε0.56；金相组织分析显示：在相同变形温度下，晶粒随应变增大而增大。含有预置块的TA15钛合金四层板主承力件成形效果良好，内部十字加强筋直立情况较好，但在工艺补充面附近出现沟槽现象；预置块附近关键位置金相组织观测表明：粗晶粒的预置块与细晶粒的板料扩散连接良好，界面实现了冶金连接。