TA15钛合金属于高铝当量损伤容限型钛合金，是我国航空工业中重要的结构材料之一。随着TA15钛合金在飞机和发动机中的应用日益广泛，其半成品的品种不断增加（如板材、棒材和锻件等），并且制造工艺也趋于多样化。在TA15半成品的研制过程中出现了很多新现象，从相变和组织的层面来解释探究这些现象也就具有重要意义。本文采用等温恒应变速率压缩实验研究，揭示了TA15钛合金热变形过程中变形温度、应变速率和变形量对流变应力的影响规律，且TA15钛合金是温度和应变速率敏感型材料。针对热变形后的TA15样品进行微观组织观测。TA15合金内部晶粒在不同的热变形条件下具有不同的择优取向性。由于材料内部晶粒在某些滑移面上的滑移系率先达到临界分切应力发生塑性变形，使组织细化，并最终导致了变形组织取向的改变，它的方向和强度不仅与材料的应力应变状态密切相关，而且与其自身的软化机制密切相关，且新织构的产生与消失过程是动态连续变化的。TA15合金经高温变形水冷后会发生马氏体相变，在不同变形温度下获得组织形态差别很大，且得到的马氏体组织和β相都处于亚稳定状态。900℃高温变形后获得等轴组织；当变形温度达到950℃，获得典型的双态组织，惯习面为(334)β；变形温度超过1000℃时，经水冷后获得魏氏组织，惯习面为(334)β和(344)β。根据TA15合金相变特点和钛合金时效处理方法，可知通过淬火时效的方法，TA15合金会向该温度下稳定的α+β相转变，可有效提高其强度，改善其力学性能，增加使用寿命。因此，在拟定钛合金热变形工艺时，需要统筹考虑变形温度、应变速率和变形程度等因素，以选择最佳工艺参数。