细晶TC21钛合金是一种α+β型Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb-X系高强、高韧、损伤容限型钛合金。对于钛合金，钛板的应用最为广泛，而限制钛合金板材成形性主要有回弹、起皱和撕裂等原因，而在高温热激活的作用下，可以提高塑性，降低流动应力，同时使内应力减小，提高成形精度，因此热成形技术成为了有效的解决办法。目前，对于钛合金的热成形技术有较成熟的研究，但对热校形机制还有待完善。一般认为热校形工艺的实质为应力松弛，而应力松弛的变形机制是材料发生了蠕变变形，本文结合细晶板材在性能和成形工艺上的优势，分别对细晶TC21钛合金（2μm、4μm、7μm）进行了短时高温蠕变和高温拉伸应力松弛研究。短时高温蠕变试验采用的温度为600~750℃，应力为40~160MPa，在试验过程中得到力学关系，然后通过OM、SEM、TEM等对变形后试件内部组织进行观察，可以发现：随着温度的增加，尤其高于700℃，蠕变速率加快，此时材料激活能较大，当温度在700℃时，应力指数在3左右；随温度和应力的增加，蠕变机制发生了较大变化，从回复蠕变（位错的滑移和少量攀移）机制向扩散蠕变和晶界滑移蠕变机制转变，并建立温度为700℃的稳态蠕变本构方程。高温拉伸应力松弛的温度为600~750℃，保压时间为0、1、10、60min，分析其力学行为和组织变化可以发现：随着温度的增大，应力松弛的速率变快，最终应力也不断的减小；随着保温时间的增多，弹性应变转化为塑性应变逐渐增多，滞弹性应变不断地减小；与相应温度下短时蠕变行为有类似的微观组织形貌，如位错攀移、亚晶界等结构。通过比较短时高温蠕变和应力松弛的力学行为变化规律，发现应力松弛过程中弹性应变向塑性应变转化速率是与相同温度和应力条件下蠕变过程的稳态蠕变速率更加接近。基于短时高温蠕变和应力松弛的变形机制，研究了热弯曲试验校形过程，可发现温度对板材回弹的影响有较为明显的规律，回弹量随保压时间的变化规律与应力松弛随保压时间的变化趋势具有一致性，随着温度的增高和保压时间的增长，零件成形精度逐渐提高。