半封闭深腔构件是具有一个或多个开口的半封闭曲面深腔壳体构件,在航空航天、石油化工和储运工具等领域中具有十分广泛的应用。这类构件具有壁薄、深腔、负角曲面和精度要求高等特点,其服役环境通常为高压、极端温度等条件下。传统成形方法存在模具费用高、制造周期长、成形精度差和零件可靠性低等问题。因此,提出采用整体液压成形法,提高该类构件的可靠性和完整性。但是由于此类构件深度大和尺寸大,壁厚均匀性要求高,整体液压成形难度较大。本文以1Cr18Ni9Ti不锈钢半封闭球形深腔件为研究对象,开展该类构件的整体液压成形工艺研究。通过有限元模拟分析了不锈钢半封闭球形深腔件液压胀形的壁厚分布规律,研究了内径分别为350mm、375mm和400mm的变直径筒形预制坯,发现筒形预制坯的内径对胀形后球形件的壁厚有明显影响,通过增大筒形件的内径使得预制坯的表面积增加,并使成形件的壁厚分布均匀;研究了变直径筒形件的底部圆角半径分别为50mm、100mm和150mm的预制坯,发现底部圆角半径为100mm时,胀形后球形件的壁厚分布最均匀;此外,还分析了球底筒形件和平底筒形件对壁厚分布的影响,发现平底比球底筒形件的壁厚分布更均匀。提出了充液拉深和液压胀形的大尺寸不锈钢变直径圆筒形预制坯成形方法,建立了相应的成形模具装置,采用2.4mm厚度1Cr18Ni9Ti不锈钢板充液拉深和液压胀形制备出开口直径300mm,圆筒内径375mm,底部圆角半径100mm和高度445mm的平底不锈钢圆筒形预制坯,测试了筒形件的壁厚分布,分析了1Cr18Ni9Ti不锈钢的热处理制度,获得了合理的固溶退火规范。提出了不锈钢半封闭球形深腔件一次预胀成形和二次高压整形的液压胀形方法,建立了模具装置并开展了实验研究。通过一次预胀使球底部最先发生塑性变形,二次高压整形时筒形件的侧壁发生塑性变形成形为球面,整个成形过程中球口处未发生塑性变形。壁厚分析表明:从球口到底部的壁厚分布呈“S”型,截面壁厚由球口开始到赤道带先减小,由赤道带到球底部再增大,最大减薄率为17.89%,最大减薄位置发生在靠近赤道带附件;预胀过程球口处的毛坯逐渐向模具内流动,类似于筒形件拉深时的法兰区板坯向凹模口流动,板坯的流动可以补充胀形变形,降低整形件胀形变形量。当预胀压力<7MPa时,成形试件壁厚分布较为均匀,成形件无缺陷发生;当预胀压力>7MPa时,预胀成形时材料在赤道带附近堆积,容易发生起皱缺陷;最终获得的合格试件预胀压力为5MPa,整形压力达到35MPa,试件表面与模具内表面完全贴合,无成形缺陷。对成形试件的组织分析表明:液压成形后1Cr18Ni9Ti不锈钢板材发生了奥氏体到马氏体的转变,塑性变形量越大,转变为马氏体的含量越多;分别测试了球口处、赤道带、球底部的力学性能发现:试件产生了明显的加工硬化现象,底部附近处的加工硬化最大。最终试件采用固溶处理后,消除了加工硬化现象,可以有效避免应力腐蚀开裂问题。