本文一方面通过对TC4钛合金热处理等轴化，在等轴化基础上进行中温压缩变形试验，研究其变形行为和组织演变；另外一方面对TC4钛合金进行变形热处理细化晶粒，以期实现在室温进行TC4钛丝拔制生产。利用BX41M(光学显微镜)、SEM、INSTRON8501、Gleeble-3800、HV-1000等设备来研究分析TC4钛合金的变形行为、组织特征及力学性能，主要研究结果如下：　　(1)热处理控制参数对TC4钛合金组织及力学性能影响显著。强度较低、塑性较好和晶粒尺寸最小的等轴化处理工艺：930℃×30min+炉冷。　　(2)等轴组织TC4钛合金变形结果表明：变形速率为0.1s-1时，温度为700℃的流变应力过峰值后下降速度最快，材料的应力指数精确值是5.9969。结合热加工图分析，温度为780～800℃，应变速率为0.001～0.1s-1时变形功率耗散率最大，材料发生动态再结晶，塑性加工性好，是该材料的最佳加工区域。　　(3)变形参数对退火再结晶显微组织影响较大。低温高应变速率变形退火组织再结晶晶粒尺寸最小；在相同条件小，退火晶粒尺寸随应变速率的增大而减小；退火等轴晶粒尺寸比变形前等轴晶粒尺寸约小1.5～2.8μm。　　(4)TC4钛合金通过形变热处理获得晶粒尺寸小，等轴化程度高，晶粒大小均匀。最佳控制工艺路线：960℃×40min+水淬+830℃×30min+变形+水淬+730℃×30min+变形+水淬+850℃×3h空冷，其晶粒尺寸约为2.567μm。晶粒细化程度取决于以下因素：β处理针状马氏体的粗细；在α相区变形程度、变形次数和变形温度等，存储畸变能高低、缺陷多少、形核率高低；冷却介质(冷却的温度)；退火球化工艺的选择等。