Ti-6Al-4V钛合金具有高比强度、低密度、良好的耐腐蚀性等优点,被广泛的应用在航空航天、军工等领域。钛合金组织具有多样化的特点,且钛合金的三态组织室温强度高于等轴组织,塑性和热稳定性与等轴组织处于同一水平,同时,断裂韧性与疲劳性能均高于双态组织,能够满足航空航天、国防军工高端产品对更高性能的迫切需求。因此,本文以热等静压Ti-6Al-4V钛合金为研究对象,开展了不同应变速率和应变量匹配下的降温（950℃-900℃-850℃）和降温升温（950℃-850℃-900℃）热变形实验,结合热处理系统的分析了组织演变过程,最终获得了高性能的三态组织,主要研究内容与结果如下:在降温多道次变形时,流变应力对变形参数较为敏感,随变形温度的升高和应变速率的降低而增加,并在不同的变形道次表现出不同的软化程度,一道次、二道次、三道次变形的主要软化机制分别为:β相的动态再结晶、片层α相的破碎和球化、动态再结晶和球化。一道次变形（950℃）时,β相在晶界交汇处发生了动态再结晶,晶内α相只发生了偏转和扭折,增加的应变使晶界α相破碎。二道次变形（900℃）时,析出了针状α相,增加的应变使晶界α相转变成项链状组织,局部取向的片层α相发生球化,且此时动态再结晶程度较低约占2%,主要为DDRX。三道次变形（850℃）后,片层α相的球化随变形量的增加和应变速率的降低而增加,动态再结晶程度由变形量10%下的3.2%增加到变形量40%下的20.1%,主要为CDRX和DDRX。整个降温变形过程中,片层α相随变形道次的增加发生偏转,由最初的双峰分布逐渐演变成与压缩轴成95°的单峰组织,偏转过程中片层α相的长度逐渐在减小,但其厚度逐渐在增加,并伴随着组织扭折破碎发生球化。最终在每道次变形量分别为20%-40%-10%下形成了三态组织,其中等轴α相、次生条状α相和β转变含量分别为22%、50%、28%,平均晶粒尺寸为5μm,在变形参数20%-20%-30%下对应的形成了13%、45%、42%平均晶粒尺寸为4.5μm的三态组织,其中等轴α相对变形量和变形速率较为敏感,二者的相互匹配共同调控组织的含量。在降温升温变形过程中,变形温度由一道次的950℃降到二道次的850℃,温度的降低促进了β相向α相的转变使基体析出更多的针状α相,更低的变形温度（850℃）使再结晶程度增加,动态再结晶由变形量20%下的4.9%增加到变形量30%下的9.6%,主要为CDRX,此时片层α相主要发生了偏转和扭折变形;三道次变形温度升高到900℃,大量的片层α相发生球化,通过施密特因子分析发现片层α相滑移面开动的难易程度不同,相对于基面滑移,锥面和柱面滑移更容易开动。对动态再结晶统计发现,当三道次变形量为10%、20%、30%时,再结晶含量分别为18.8%、5.6%、7.8%,再结晶没有明显的增加,主要是由于球化导致位错被大量的消耗,使再结晶程度降低。在各道次变形量为20%-40%-10%下形成了三态组织,其中等轴α相、次生条状α相和β转变含量分别为10%、68%、22%,平均晶粒尺寸为6.8μm。在20%-10%-40%参数应变速率为1s-1时,等轴α相、次生条状α相和β转变含量分别为8%、70%、22%,当应变速率减小到0.01s-1时,其含量转变为14%、66%、20%,可见变形量和应变速率的影响较明显,合理的匹配变形参数对三态组织的形成至关重要。组织和性能的关系表明:一道次变形组织主要以粗大的β晶粒为主,综合硬度为3.21GPa,其对硬度的贡献主要为α相和β相界面即界面强化效应为主;二道次的综合硬度大约为3.26GPa,其主要的贡献为α相和β相界面和β转变组织;三道次的综合硬度增加为3.37GPa,其综合硬度的主要贡献转变为片层α相、β转变组织和等轴组织三者共同的作用。同时,不同变形和固溶处理状态的组织经550℃+6h时效后,组织更加均匀,更高的固溶温度析出更多的针状相,更低的二道次变形温度使等轴α相的含量有所增加,形成了均匀的三态组织。降温和降温升温变形在经过950℃保温60min,550℃时效6h后在二道次均得到了以等轴α相+片层α相+β转变为主的三态组织。