在航空航天工业中,钛合金翼类零件的传统制造方法是采用焊接、铆接、螺接等连接方式把单个零件装配起来,其主要缺点是零件数量多,装配难度大,可靠性差,给现代飞机的制造带来诸多不便。超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺的出现,改变了翼类零件传统制造方法的连接形式,同时在提高飞行器性能、减少构件重量、降低制造成本等方面具有传统制造工艺无法比拟的优越性。翼类零件大多属于多层板结构。在国外,翼类零件的SPF/DB技术早已成为航空航天工业的研究热点,但在国内,这种技术仅仅处于试验阶段,并没有进入实质性的大规模工程应用阶段。因此,对翼类零件多层板结构SPF/DB工艺的研究,就显得尤为重要。本文针对TC4钛合金翼类零件结构进行了深入的超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺研究,成功制备出双层板及三层板翼类样件,提出了关键工艺的解决方案,主要内容如下:首先,基于金属超塑成形和扩散连接基本原理,结合相关理论,利用有限元软件Marc对一定条件下的TC4钛合金双层板及三层板结构超塑成形过程进行了模拟,对构件的壁厚分布、贴模情况及沟槽等作出了预测分析,同时也获得了等应变速率下的压力-时间控制曲线,为后续实验的进行提供了参考依据。其次,结合有限元模拟结果,设计出相应的模具,对翼类钛合金零件两层板及三层板结构进行了超塑成形、超塑成形/扩散连接实验,成形出样件。最后,根据实验结果,对板料厚度分布、晶粒组织及扩散连接焊合率进行了分析,提出了实验过程中的关键工艺解决方案,包括密封、进气、排气、止焊、沟槽控制、成形环境保护以及壁厚控制等,同时对三层板夹芯结构的气体加压扩散连接/超塑成形实验提出了一些建议,为后续研究提供一定的基础。