本文通过对等温锻造、热连轧态Ti-6Al-4V合金进行蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了合金在蠕变期间的组织演化规律;通过对Ti-6Al-4V合金进行不同工艺的热处理,研究了热处理制度对Ti-6Al-4V合金组织结构与蠕变性能的影响。结果表明:锻造和热连轧态Ti-6Al-4V合金的组织结构由α+β两相组成,其中α相沿流变方向呈现条状形貌,且β相沿条状α相的边界呈网状分布;与锻造态合金相比,热连轧合金具有较小的晶粒尺寸。合金经α/β两相区固溶及时效处理后,组织结构由高固溶度的等轴α相和高体积分数的“网篮”组织组成,且其中存在弥散分布的针状和片状马氏体相。随蠕变进行,“双态”组织合金α相中发生高密度位错的束集及动态再结晶可细化晶粒,并形成“网篮”和细小α相的混合组织,是使合金具有较高蠕变寿命和较好塑性的主要原因。合金经1000℃固溶及时效处理后,得到的“网篮”组织中针状α/β相具有不同的取向,即可互相平行,也可相互垂直,或互成60°角排列,其中具有高体积分数富含元素V的β相,可提高蠕变抗力,是使合金具有较低应变速率和较长蠕变寿命的主要原因。当在低于990℃固溶处理时,随固溶温度提高,合金中等轴α相的体积分数减少,“网篮”组织的数量增加,致使其合金在相同条件下的应变速率降低,蠕变寿命提高。在试验的温度和应力范围内,与其它状态合金相比,“网篮”组织合金具有较好的蠕变抗力,测算出该合金在稳态蠕变期间的蠕变激活能和应力指数分别为:Q=249.8kJ/mol和n=16.8。不同状态合金在蠕变期间具有不同的变形机制,锻造态合金的蠕变机制是双取向的<a+c>位错和<a>位错在α相内发生柱面滑移和锥面滑移;“双态”合金的蠕变机制是波浪状<a+c>位错在HCP结构的α相发生锥面滑移;而单相区固溶时效合金的蠕变机制是位错在BCC结构的β相中发生多系滑移。