TC21钛合金和其他钛合金一样由于具有良好的综合性能而被广泛地应用于航空航天、汽车、生物医疗等领域,但是同样存在室温塑性低和变形困难等一系列的问题,大大限制了TC21钛合金在现实生活中的应用。有研究发现热氢处理技术对钛合金存在有益的影响。而钛合金的吸氢行为是钛合金热氢处理技术的基础,因此本文拟研究的TC21钛合金吸氢动力学行为及其室温压缩性能具有重要的研究意义。本文研究了在不同的氢化温度和初始氢压下,TC21钛合金在保温和冷却阶段的吸氢动力学机制,确定了在不同氢化温度和初始氢压下TC21钛合金的吸氢速率、氢含量以及激活能。利用OM、XRD、TEM等材料分析手段,研究了氢化温度、初始氢压和氢含量对TC21钛合金微观组织和相组成的影响,并阐明了其微观组织演变机理。利用室温压缩实验研究了氢化温度、压缩速度、初始氢压和氢含量对TC21钛合金室温压缩性能的影响规律。使用显微硬度计测量并分析了氢化温度和氢含量对TC21钛合金显微硬度的影响。分析了合金的改性机理,制定了有利于TC21钛合金室温塑性成形的工艺。实验结果表明:TC21钛合金在保温和冷却阶段具有不同的吸氢行为。在保温阶段,当氢化温度超过600℃时,氢吸收过程以三维扩散过程为主。当氢化温度为550℃时,氢吸收过程主要以幂次定律和三维扩散过程为主。当氢化温度低于500℃时,氢吸收过程以形核长大、幂次定律和三维扩散过程为主。当TC21钛合金在750℃不同初始氢压下进行氢化时,以三维扩散过程为主。在冷却阶段,当氢化温度超过550℃时,吸氢过程主要由形核长大过程和二维扩散过程组成。当氢化温度低于500℃时,TC21钛合金没有发生氢的吸收。在不同的初始氢压下,冷却阶段的氢吸收过程主要由形核长大和二维扩散过程组成。随着氢化温度的升高,氢含量先升高后降低,再升高,最后降低。随着初始氢压的增加,氢含量逐渐增加。TC21钛合金在吸氢过程中的激活能的值约为18.304 k J/mol。随着氢化温度的升高,δ氢化物的数量先增加后减少,当氢化温度为750℃时,最有利δ氢化物的形成。当氢化温度低于600℃时,TC21钛合金中出现α2相,当氢化温度超过750℃时,α2相消失。β相的数量随氢化温度的升高而增加。当TC21钛合金在850℃氢化时,α’马氏体的含量随着氢含量的增加先增加后减少。当氢含量为0.50 wt.%时,α’马氏体含量达到最大值。随着氢含量的增加,δ氢化物的数量先增加后减少,最后增加。当氢含量逐渐增加时,α相的含量减少,β相的含量增加。当氢含量为0.66 wt.%时,β相成为主要相。随着氢化温度的升高,屈服强度先升高后降低,极限变形率先减小后增大。随着氢含量的增加,TC21钛合金的加工硬化现象明显减弱,软化效果逐渐增强。当氢含量逐渐增加时,屈服强度先减小后增大,极限变形率先轻微下降到最小,然后增加到最大,最后再下降。当氢含量为0.78 wt.%时,TC21钛合金的极限变形率达到最大值71%,比原始合金的极限变形率提高了244.33%。随着氢化温度的升高,显微硬度变化规律为先升高后降低。随着氢含量的增加,显微硬度变化规律为先略有下降,然后增加,再减小到最小,最后迅速增加。确定了有利于TC21钛合金室温塑性成形的工艺方案:选取的氢化温度为850℃,选取的初始氢压在33.953 k Pa-54.062 k Pa范围之间,选取的压缩速度在100 mm/min-400 mm/min范围之间。