钛合金钣金件由于轻质、高比强度、高低温力学性能好、耐腐蚀,而被广泛应用于航空航天、汽车、舰船等领域。钛合金板材室温下塑性变形范围窄小,成形困难,回弹严重,一般需要采用热成形加工。钛合金板材的热冲压成形是目前钛合金钣金件成形的主要方法。钛合金板材在一定高温条件下,成形性能显著提高,但热冲压加工的模具和工艺要比冷冲压复杂。本文通过高温单向拉伸试验、Dynaform数值模拟和实际热拉深试验等方法,研究了0.8mm厚高强TC4板材的热成形性能,工艺和机理,为实际生产提供了有力的指导和参考。首先采用先进的Gleeble 3800热力模拟试验机进行了TC4板材的高温单向拉伸试验,获得了不同温度条件下TC4合金板材的真实应力-应变曲线、延伸率、抗拉强度等力学性能。同时,利用光学显微镜对拉伸件进行金相组织观察,利用扫描电子显微镜(SEM)观察失效断口形貌以研究TC4板材的拉伸变形机理。为了研究TC4板材热拉深成形过程的变形规律,在高温单向拉伸数据的基础上,应用有限元模拟软件Dynaform对高强TC4板材热拉深过程进行了弹塑性有限元数值模拟以预测成形过程中材料的流动趋势和应力应变分布以及成形极限,从而对实际拉深试验起到指导作用。对高强TC4钛合金板材在室温到800℃的温度范围内进行了模拟,作为实际拉深试验的参考,利用HIF60小松伺服压力机以及冲压热成形系统进行实际的冷拉深,温拉深和热拉深试验。测定了TC4材料极限拉深比(LDR)随温度变化的趋势。研究了压边力,冲压速度和润滑条件对热拉深成形的影响,并获得了高强TC4钛合金板材的最优热拉深工艺参数组合。对成形拉深件进行厚度与硬度测量以评估热拉深件的成形质量。观察了不同温度下的成形拉深件的金相组织,研究了失效拉深件的断口形貌以了解TC4板材的拉深变形的机理。研究结果表明,厚度为0.8mm的TC4高强钛合金板材在室温下的抗拉强度可以达到近1300MPa,但是延伸率仅有16.67%,塑性较差。随着加热温度的升高,该合金的流动应力明显降低,塑性得到提高。温度达到700℃时,TC4合金发生了动态再结晶现象。TC4合金在850℃时具有最佳的拉伸性能,在此温度下,平均伸长率最大为63%。通过拉深试验发现,300℃是可进行成功拉深的临界成形温度,低于此温度TC4板料无法拉深成形,此时TC4合金的LDR值为1.57。800℃时,高强TC4薄板的LDR值达到研究范围内最大,为2.29,较300℃下提高了45.9%。通过对工艺参数的研究发现0.8mm厚高强TC4板的最佳工艺参数组合为:加热温度800℃,冲压速度10%(4mm/s),压边力10k N,采用高温润滑脂润滑。此外,通过微观组织分析,得出TC4合金在高温下塑性得到提高的原因是位错运动容易绕过硬质第二相和再结晶导致的晶粒细化。随温度升高,拉深件厚度分布更为均匀且最大减薄率减小,800℃下,减薄率最小,仅为2.5%。高温下软化机制逐渐占主导作用,使得拉深件强度呈逐渐下降趋势。