钛及钛合金具有密度低、比强度高、高温性能和抗腐蚀性好等优点，在航空、航天、化工、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的发展前景。但其变形抗力大、冷成形容易开裂、成品率低等缺点，限制了它们的应用。超塑性成形技术能突破这一缺点，尤其是加工形状较为复杂的零部件。近年来，采用超塑性成形技术(SPF)制备综合性能良好的钛合金，已成为热门研究方向。目前，对于超塑性研究主要集中在变形机理，超塑性变形过程中影响因素较多，人们通过比较法、正交法获得最佳的变形条件，缺乏系统的研究。为此，本文选用近型TA15钛合金通过实验优化研究超塑性变形影响因素，获得最佳的变形温度、应变速率及晶粒尺寸。系统考察了变形条件对超塑变形过程中的变形行为、组织演变的影响，并对其超塑变形断裂机制进行了深入地研究。主要结果如下：1.系统的对原始材料TA15钛合金的显微组织和力学性能进行分析。结果表明：TA15钛合金显微组织均匀、细小，主要是相和β相，相变温度为991℃。TA15钛合金在室温和高温（500℃）下均具有很高的屈服强度和延伸率，与室温拉伸性能相比，高温拉伸时抗拉强度有所降低，但其延伸率增大。2.进行超塑性实验优化，分析TA15钛合金在超塑性变形过程中的组织演变，研究工艺参数对TA15钛合金超塑性变形行为的影响。结果表明：（1） TA15钛合金在变形温度850℃、900℃、950℃，应变速率1×10-4S-1、5.5×10-4S-1、1×10-3S-1下超塑性拉伸，获得良好的延伸率。（2）通过响应面回归法建立拟合方程，得到的模型预测值与真实值基本呈线性关系，能很好的代表实验结果。计算得到超塑性拉伸的最佳变形条件为晶粒尺寸4.6μ m、变形温度890.7℃和应变速率3.74×10-4S-1，进行超塑性拉伸试验得最大延伸率为916.2%。（3）从真应力-真应变曲线得出，TA15钛合金在不同温度、不同应变速率下变形时曲线形状相似，基本上都出现应变硬化、应变软化与应变硬化动态平衡、应变软化三个不同阶段。在超塑性变形过程中，变形程度的增加，加工硬化与变形软化相互竞争，表现为传统超塑变形的稳态流动特征。3.研究超塑性变形的断裂机制，并探讨了变形工艺参数（变形温度、应变速率、晶粒尺寸）对超塑性断裂拉伸行为的影响。结果表明：对于TA15钛合金，在超塑性拉伸变形过程中变形温度、应变速率、晶粒尺寸对断口形貌影响较大，且试验设计的变形条件范围内局部发生宏观塑性变形，拉伸试样经过很大的延伸后，逐渐被拉伸成细丝状，最后发生缩颈断裂，因此可获得较大的延伸率。TA15钛合金在不同变形温度、应变速率、晶粒尺寸下拉伸变形，试样断口都会出现大小不等的圆形或椭圆形塑性断裂的凹坑-韧窝，断口呈韧性断裂。