TA5钛合金是一种α型钛合金,具有较高强度、优良的焊接性能和耐腐蚀性能,常被用作400°C以下及腐蚀环境中的零部件。本文采用Gleeble-3800型热压缩模拟试验机,在变形温度850～1050°C、应变速率0.001 s-1～10 s-1和高度下压率60%的条件下,进行等温恒应变速率压缩实验。通过流变应力曲线、本构模型、加工图和响应面法等研究了TA5钛合金的热变形机制、微观结构的演变规律以及热加工工艺,为该合金热加工工艺参数的优化以及组织性能的控制提供理论依据。基于实验数据,绘制了不同变形条件下的TA5钛合金的流变应力曲线,结果表明:流变应力具有正应变速率敏感性和负温度相关性,曲线大多呈稳态流动特征,且合金峰值应力在低温下对应变速率的敏感程度更高。同时,分别构建考虑应变补偿的Arrhenius本构模型和物理本构模型,得到两种不同本构模型的相关系数R值为:0.993、0.990;平均相对误差ARRE值为:4.43%、8.95%。综合比较分析,考虑应变补偿的Arrhenius本构模型用于描述和预测TA5钛合金流变应力行为效果更佳。根据Prasad失稳准则的动态材料模型（DMM）和极性交互模型（PRM）绘制了不同应变下的DMM加工图和PRM加工图。通过结合微观组织,对比分析两种不同加工图中的失稳区和稳定区,发现PRM加工图的预测更为准确。结果表明:TA5钛合金失稳区域为:变形温度850～970°C,应变速率1～10 s-1,主要的失稳机制为局部流动。稳定区域为:变形温度870～990°C,应变速率0.01～0.12 s-1,该参数区域组织中无明显失稳现象,主要的变形机制为动态回复和动态再结晶。采用响应面法分别建立了工艺参数（变形温度、应变速率、应变）与材料参数（激活能、Z参数、功率耗散因子）之间的响应面模型,分析不同工艺参数对材料参数的交互影响,并且基于多目标可视优化,得到优化后的工艺参数。结果表明:所建立的不同材料参数下的响应面模型均具有较高相关系数和预测精度,得到优化后的热加工工艺参数为:变形温度850～990°C,应变速率0.004～0.15 s-1,与PRM加工图的稳定区域范围接近,说明该方法用于TA5钛合金在实际生产过程中,工艺参数的制定和优化是可行的。