TC4合金是性能优异的α+β两相钛合金,在高性能航空及航天飞行器结构件制造中应用广泛。由于其高屈强比等特性,热加工成形是其主要采用的加工形式。TC4合金的性能取决于其显微组织,而合金的显微组织取决于变形温度、应变速率、压下率等加工工艺以及随后冷却和热处理。合理的热连轧工艺的制定不仅是要将材料轧制成形,更重要的是获得细小、均匀的显微组织。本文通过在MMS-300热模拟试验机上进行等温压缩变形实验,模拟实际的热连轧过程,继而探究不同热加工工艺以及随后冷却速率对合金显微组织的影响。首先,结合热压缩变形的应力-应变曲线系统地研究了TC4合金的热变形行为,分析了热变形参数对该合金高温塑性变形过程中流变应力的影响。在其它的变形工艺条件相同的前提下,合金的变形温度越高,其流变应力越低。TC4合金是正应变速率敏感金属,即在其它工艺条件相同的情况下,流变应力随着合金变形时的应变速率增加而增加。在双道次压缩过程中,双相区的流变应力随着单相区的压下率和变形后的冷却速率增加而增加。其次,利用光学显微镜和扫描电镜,研究了TC4合金高温压缩变形过程中的变形机制,分析了热压缩条件以及随后冷却速率与变形组织间的关系。变形温度越高,回复与再结晶越容易进行,同时,再结晶晶粒更有可能聚集长大,从而导致晶粒粗大。冷却速率的改变主要对析出的α相质点数量和弥散度有影响,增加冷却速率会促使β晶粒周围的α镶边更细,晶内结构更加细化。当应变速率由低变高时,再结晶晶粒的尺寸呈现负抛物线型的变化。造成这种现象主要原因是变形过程中的再结晶以及变形过程中的温升。增大压下率可以细化晶粒,但是只有压下率达到一定程度时,变形合金才会发生再结晶,才能够达到通过变形细化晶粒的目的。由于摩擦以及温度梯度的存在,试样变形时分成三个区域,这种区域不均匀变形不能避免,但是可以通过改善加工环境和改良工艺设计的途径减弱其消极影响。最后,研究了变形合金显微组织与硬度之间的关系,并探讨了何种变形工艺才能获得最理想的组织组成。