渐进成形技术作为一种先进的无模成形工艺,具有极高的灵活性、高的加工效率和更大的塑性变形能力,尤其适用于小批量和个性化板材成形。然而,较差的表面质量和过大的成形载荷仍是当前存在的问题,特别是对于一些难成形材料,例如钛及钛合金等。金属钛存在强度高、抗腐蚀和较宽的使用温度等许多优异的力学特性,在航空、航天等领域中应用广泛。渐进成形过程中依靠预先设定成形轨迹由数控机床控制成形工具连续碾压板材逐层加工使之发生塑性变形。成形工具作为一个至关重要的部件在成形时直接和成形板材接触,两者组成一个摩擦副,其接触状态显著影响成形载荷和成形件的性能。润滑介质可以在成形工具和板材之间形成一层薄膜避免两者直接接触,传统矿物油等润滑剂在成形载荷大时难以成形稳定的润滑油膜致使润滑失效。本文分别通过改变成形工具和板材表面特性来改变接触条件,从而达到减小摩擦力、提高表面质量和改善材料流动使其材料变形更均匀的目的。首先选择了常用的固体润滑剂二硫化钼用于大载荷成形过程中,进行了镍包二硫化钼自润滑涂层等离子喷涂实验。为此,探究了等离子喷涂参数对镍包二硫化钼自润滑涂层和TA1基体力学性能影响规律。分别进行了涂层板材单向拉伸实验、涂层显微硬度测试和粉末沉积率计算等,结果表明:涂层板材的屈服强度随着喷涂距离的减少和喷涂功率的增加呈下降趋势;显微硬度随喷涂距离和喷涂功率的增加而降低,随着主气流量的增加而增大;粉末沉积率和涂层硬度表现出一致的结果,即沉积率越大其硬度也越高。然后利用已制备好的涂层钛板进行渐进成形实验,分别从成形力、表面质量、成形温度等方面详细分析了不同喷涂参数制备的镍包二硫化钼自润滑涂层在减小摩擦力方面的效果。实验发现除了在主气流量为1800L·h-1时制备的自润滑涂层外均能有效降低成形时的摩擦力,相比于TA1钛板在传统润滑剂润滑条件下的摩擦系数下降约为80%;成形温度结果同成形力的分析大致相同也进一步说明成形力分析的准确性;自润滑涂层板材成形后接触面的粗糙度更高,但在非接触面表现出更低的表面粗糙度值。磨损率表明成形件的表面仍存在自润滑涂层,说明自润滑涂层不仅可以在板材加工过程中起到减摩润滑的效果,还可以在成形件后续的服役过程中继续起到润滑作用。最后设计了一种能够用于渐进成形的实现大角度加工的滚动成形工具。利用有限元仿真软件ABAQUS强大的功能,对比了半球形滑动成形工具和滚动成形工具在成形过程中在减小摩擦力、厚度减薄率和等效应变等方面的效果。结果发现,相比于滑动摩擦形式的成形工具,滚动摩擦形式的成形工具能够显著降低成形时的摩擦力;同时由于摩擦力的降低更有利于材料的流动,板材的应变更加均匀,最大减薄率也有所降低,更有利于提高板材的成形极限。本文通过采用固体润滑剂和滚动成形工具实现了减小TA1钛板渐进成形时摩擦力过大等目的。为进一步提高固体润滑剂和板材之间的结合强度选择了等离子喷涂工艺在TA1板材上制备了镍包二硫化钼自润滑涂层,并探究了大气等离子喷涂主要参数对TA1板材机械性能和制备的镍包二硫化钼涂层在渐进成形减摩效果的影响。在对比滑动和滚动两种不同类型成形工具在渐进成形中的减摩效果研究中,利用有限元的方法探究了应变等在实验中不易获得的数据。当前的工作提出的两种方法可有效降低TA1板材渐进成形中的摩擦力,对降低成形载荷和提高成形件质量提供了理论依据和方法措施,具有一定的应用潜力。