航空锻件的热锻过程是一个复杂的过程，由于高温和变形的同时作用，材料中的微观组织发生变化，同时这些微观组织变化又影响了材料的宏观力学性能。对锻造过程的主要研究在形状模拟基础上进行微观组织模拟与控制。锻造过程微观组织模拟与优化是控制产品质量，实现锻造生产要求的必需且关键的方面。本文针对目前应用较广的TC6钛合金进行研究，主要研究其微观组织演变规律，对锻件成形过程进行数值模拟，分析热变形参数对其锻件组织均匀性的影响，并对其工艺参数进行优化。研究结果对实际生产中进行TC6钛合金锻件组织预测和工艺优化具有一定的指导意义。首先采用等温热压缩实验研究了TC6钛合金在温度为800~980℃，应变速率为0.5~50s-1范围内的变形机理。根据热压缩实验得到流动应力数据，进行高温变形动力学分析，计算得到不同变形条件下的变形激活能。根据流动应力曲线分析表明，TC6钛合金流动应力随温度的降低和应变速率的升高而增加，流动应力随应变的增加呈现快速硬化和持续软化特征。综合考虑加工硬化和流动软化，建立了TC6钛合金的本构方程。对TC6钛合金的等温压缩过程进行数值模拟，确定了组织观察位置处的应变，对不同条件下微观组织进行金相分析，并对α相的相含量和α相尺寸进行定量分析，建立了符合TC6组织变化规律的组织模型，与实验结果对比分析表明，所建立的组织模型可以比较准确地进行锻件组织预测。对DEFORM-3D进行二次开发，进行TC6某锻件锻造过程模拟，分析变形速度、变形温度、模具温度和摩擦系数对锻件组织均匀性的影响。利用BP神经网络进行工艺参数优化，以得到均匀组织为目标，获得优化工艺参数。利用优化工艺参数对锻件进行有限元模拟，将模拟结果同实验结果进行对比表明，本文所建立的组织模型及优化模型的可靠性较好，可以应用到实际生产中。