TC21钛合金是近年来由我国开发的新型两相钛合金,具有高强、高韧及损伤容限等特点,拥有较好的综合力学性能,即将成为我国未来先进飞机上必不可少的结构材料。为了更准确地掌握该材料在实际应用中的变形行为,拓宽其应用范围,要求我们对该合金在准静态及高应变率加载下的力学行为作出系统性的研究。本文通过在α+β区、近β区及β区对TC21钛合金进行双重、三重热处理,并以不同方式冷却,采用金相显微镜研究其显微组织变化规律。选择合适的热处理制度,分别得到了等轴组织、双态组织和网篮组织三种典型组织类型的试样和在α+β相区热处理以水冷、空冷和炉冷的试样,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆装置分别对三种典型组织类型的试样及以不同方式冷却的试样进行准静态、高应变率压缩和绝热剪切试验,获得了试样在不同应变率下的应力-应变曲线、应力-时间曲线,结合扫描电镜对试样断口以及绝热剪切带的观察,分别研究了组织类型和冷却方式对TC21钛合金静态、动态力学行为及绝热剪切敏感性的影响,得到以下结论:TC21钛合金显微组织受热处理的影响显著,随固溶温度的升高,等轴α相减少,逐渐形成典型的双态组织,在近β区时其含量减少较多且晶粒细小,进入β区后等轴α相完全消失,当再升高温度时,则有明显的β晶粒出现;在双重热处理下,随着冷却速度的降低,析出的二次相增多,使得炉冷试样的组织粗大,而水冷组织极为细密;在三重热处理下,由于第二次高温的作用,保留的不稳定相得以更充分的分解,组织变得更均匀,尺寸更大。典型组织类型对TC21钛合金的力学行为及绝热剪切敏感性影响显著,在准静态压缩下,等轴组织试样具有最好的塑性,但其强度最低;双态组织的塑性较差,但其具有较高强度;网篮组织试样的塑性和强度匹配相对较好。在高应变率加载下,等轴组织的动态流变应力较低,但具有较好的塑性应变;双态组织试样的流变应力较高,但其表现出较差的塑性应变;网篮组织试样在表现出较高流变应力的同时具有较好的断裂应变。三种典型组织类型的试样在不同的应变速率下均表现出明显的应变率敏感性,依次以双态组织、网篮组织和等轴组织的顺序递减。在绝热剪切试验中,三种典型组织类型的试样中均观察到了绝热剪切带,通过对比应力塌陷时间和对绝热剪切带及裂纹尖端的形貌观察分析,其绝热剪切敏感性比较为:双态组织>网篮组织>等轴组织。冷却方式对TC21钛合金的力学行为及绝热剪切敏感性影响也较大,在准静态压缩下,炉冷试样表现出最好的塑性,但其强度最低;水冷试样虽有较高的强度,但塑性较差;唯有空冷下的试样强塑性匹配最好。在高应变率加载下,三种试样的流变应力和断裂应变表现出的规律与准静态加载时相类似。其对应变率敏感程度从大到小依次是:水冷试样>空冷试样>炉冷试样。三种冷却试样对绝热剪切的敏感性排列为:空冷试样<炉冷试样<水冷试样。