Ti-6Al-4V钛合金具有良好的综合性能,广泛用于航空航天、船舶工程、军事武器、医疗器械等领域。目前,传统熔铸钛合金不易加工,热加工窗口小,需改性锻造,造成热加工成本高。钛合金低成本化是钛产业发展的主要趋势。粉末冶金工艺具有材料利用率高,流程短等特点,能有效降低生产成本。然而,粉末冶金钛合金由于氧含量高,难以实现全致密,导致力学性能不理想,无法满足使用要求。为了解决PMTi-6Al-4V烧结坯性能差问题,本课题使用微细低氧Ti-6Al-4V粉末为原料,通过冷等静压-真空烧结工艺制备了高致密度、高性能PMTi-6Al-4V烧结坯,并以此为研究对象系统分析了其热变形行为;通过热模拟压缩实验研究了 PM Ti-6Al-4V烧结坯的热加工性能和组织演变,建立了塑性加工图;实现了 PMTi-6Al-4V烧结坯的高温高速锻造成形;并研究了 PMTi-6Al-4V烧结坯的超塑性成形。主要研究内容如下:依托于本团队的微细低氧钛合金粉末制备技术,以微细低氧Ti-6Al-4V粉末（D50=10.9 μm,O＜0.1 wt.%）为原料,通过冷等静压-真空烧结工艺在1100℃烧结240 min后制备得到致密度高达98.9%的PM Ti-6Al-4V烧结坯,烧结坯具有等轴短棒状组织,力学性能良好,抗拉强度为915 MPa,屈服强度为850 MPa和延伸率为12%。微细低氧Ti-6Al-4V粉末具有高的比表面积和表面能,改善了烧结性能,提高了烧结密度。当温度升至β相变点以上,β相的低烧结激活能和高晶界扩散速率有助于孔隙的收缩和致密度的提高,改善烧结性能,缩短烧结所需时间。在变形温度为950～1300℃和应变速率为0.1～10 s-1的条件下对该PM Ti-6Al-4V烧结坯进行了热变形行为,其本构模型为ε=e33.012[sinh（0.0218σ）]3.510 exp（-（389.126×103）/RT）。PM Ti-6Al-4V 的热变形机制为动态再结晶,热加工性能好,热加工窗口宽,最优热加工窗口包括:加工温度为1050～1150℃和应变速率为0.1～1 s-1（加工窗口 Ⅰ）;加工温度为1150～1250℃和应变速率为1～10 s-1（加工窗口Ⅱ）。通过对PMTi-6Al-4V烧结坯流动失稳行为研究,发现在（α+β）相区内的流动失稳类型为局部流动,绝热剪切和微裂纹,而在β相区内的流动失稳类型为局部变形和晶粒异常长大。通过组织演变规律研究,发现在（α+β）相区内变形后PM Ti-6Al-4V组织为双态组织,动态再结晶机制表现为连续动态再结晶,在β相区内变形后组织为网篮组织,动态再结晶机制表现为连续动态再结晶和不连续动态再结晶的耦合机制。基于PM Ti-6Al-4V烧结坯的塑性加工图,在1150～1250℃的温度下PM Ti-6Al-4V烧结坯能实现高温高速变形,变形抗力小,变形均匀稳定,抗拉强度为945～989 MPa,屈服强度为927～951 MPa,延伸率为12%～14%,表现出良好的力学性能。在变形温度为800～1000℃和应变速率为0.01～0.001 s-1的条件下对PM Ti-6Al-4V烧结坯的高温拉伸研究,发现延伸率随着温度的升高和应变速率的降低而增大,最大延伸率达到了170%。PMTi-6Al-4V的超塑性成形受动态再结晶和晶界滑移的共同影响。在高温拉伸的初期阶段,动态再结晶为主要机制,晶粒会不断细化,当晶粒细化至平衡亚晶粒尺寸时,Rachinger型晶界滑移成为主要机制。更多的β相有助于松弛应力集中,协调晶界滑移,降低开裂敏感性,改善PMTi-6Al-4V的超塑性成形。在950℃实现了 PMTi-6Al-4V的超塑性轧制成形,变形均匀,总延伸系数约为500%,所得组织为双态组织,抗拉强度为1065 MPa,屈服强度为1009 MPa,延伸率为16%,力学性能优异。