TC21钛合金是一种新型的损伤容限型α+β两相钛合金,在高性能航空及航天飞行器结构件制造中有着巨大的应用前景。由于其高屈强比等特性,热加工成形(高温锻造、超塑成形、热成形)是其主要采用的加工形式。不同的热加工工艺获得的零件的内部微观组织状态也不同,而零件的内部微观组织状态决定其使用性能,要使热加工后的零件获得理想的满足性能要求的组织形态,了解诸如加热保温、变形速率、变形程度等不同热加工工艺条件下的微观组织演变情况就很有必要。本文针对TC21钛合金热加工过程的微观组织演变及其相关的计算机模拟仿真进行了研究,主要工作如下:首先,在分析钛合金相变理论的基础上,根据TC21钛合金的特点及在生产中可能的热加工(锻造)工艺,进行了加热保温相转变试验,获得了不同的加热温度和保温时间下的微观组织金相图,并对其进行了相应的分析,得出了可以作为热加工工艺参数优化参考的α→β相转变的一些规律。其次,在Gleeble3500热模拟试验机上对TC21钛合金进行等温恒应变速率的热模拟试验,对变形后的微观组织进行了分析研究,发现其在β相变点以上、一定应变速率条件下存在动态再结晶现象,并通过回归分析计算了不同温度区间的热加工过程相关的材料性能参数,如变形激活能、应力指数等。最后,介绍了元胞自动机方法,建立了动态再结晶二维元胞自动机模型,借助Visual C++ 6.0开发了相应的程序,对TC21钛合金在β单相区变形时的动态再结晶过程进行了初步的模拟,并对初步的模拟结果存在的问题进行了分析,为该钛合金热塑性变形过程微观组织演变的进一步模拟研究打下了基础。