钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、高温性能好等优良特征，已广泛应用于航空航天、海洋船舶、医疗器械、民生用品等领域。据2010年统计数据显示，中国消耗钛材加工产品占世界各国总量的34.30%，约为1/3；其中，棒材产品占总比例的16.60%，仅次于钛板和钛管。钛合金材料变形抗力大，可加工温度范围窄，且钛合金价格昂贵，其棒材生产具有小批量、多品种的特点，不宜采用钢铁连轧棒材的大规模生产设备及工艺，且用普通两辊轧机生产的产品存在折叠、表面划痕等质量问题。用多辊轧制代替两辊轧制，已经成为钛合金棒材和型材轧制的趋势。鉴于此，课题组首次提出采用三辊Y型轧机连轧生产钛合金棒材。与二辊轧制相比，三辊Y型轧制金属受力均匀、变形效率高，设备结构紧凑、流程短。然而，钛合金材料变形特性不同于普通金属，轧制技术参数没有经验数据可以借鉴。在工艺设计过程中，正确设计适合于钛合金三辊轧制的孔型系统、轧制温度、轧制速度、延伸系数、孔型填充系数等参数是能否顺利实现连轧的关键。本文以TC4钛合金为研究对象，分析不同温度、不同应变速率下的热力学行为，建立适合于热变形的本构方程；绘制变形热加工图，确定了最佳轧制工艺区间；分析影响孔型填充率的关键因素，建立“平三角-圆”孔型系统轧制TC4钛合金棒材的填充系数模型；在八机架三辊Y型轧机上试轧TC4钛合金棒材，分析产品的组织力学性能。主要研究内容如下：（1）在Gleeble-1500热模拟机上对TC4钛合金进行等温压缩试验，得到TC4钛合金在变形温度为（℃）：800、825、850、875、900、925、950、975、1000、1025、1050，应变速率为（s-1）：10、1、0.1、0.01、0.001下的流变应力值，绘制TC4钛合金的应力-应变曲线，并建立本构方程；（2）根据热模拟实验数据，以动态材料模型(DDM)理论为基础，绘制TC4钛合金不同应变下的热加工图，确定热加工稳定区，获得了较佳轧制温度和应变速率区域，为三辊连轧钛合金棒材工艺参数制定提供理论基础；（3）通过正交试验与ANSYS有限元模拟相结合，分析影响孔型填充系数的主要因素，并建立“平三角-圆”孔型系统连轧TC4钛合金棒材孔型填充系数模型；初步确定延伸系数与填充系数的关系；通过三辊连轧试验来验证该模型的精度；（4）选取三辊连轧后的TC4钛合金棒材产品若干，制定相应的实验方案，进行显微组织及力学性能分析，并与国家标准进行比较，检验能否满足高端钛合金产品使用要求。