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Ti-55钛合金综合性能优异,不仅耐热性好、比强度高,还具有良好的热强性、热稳定性和抗蠕变等性能。在工业应用中因钛合金超塑成形条件苛刻,要求成形温度高、应变速率低,导致生产成本高、周期长。钛合金的热氢处理工艺可以改善内部的微观组织,从而优化钛合金的变形条件,提高成形性能。本文以Ti-55钛合金为研究对象,通过微观分析、气胀成形、高温拉伸和电塑性拉伸等试验方法,系统地研究了热氢处理对Ti-55钛合金细化作用机理和成形特性的影响。使用XRD、OM、SEM、EBSD和TEM等微观测试方法揭示了置氢-除氢处理细化Ti-55钛合金晶粒是通过再结晶细化和相变细化实现的。其中再结晶细化是由于置氢过程中生成的氢化物在基体中形成微观应变场,由此产生的畸变和位错在除氢过程中诱发再结晶形核和长大;相变细化主要是通过置氢过程中β相发生共析转变βH→δ+α,除氢过程中氢化物发生分解δ→α+H2↑,以及以固溶形式存在的氢逸出αH→α+H2↑、βH→α+β+H2↑,破碎基体组织而实现细化。采用MSC.MARC有限元软件确定了Ti-55钛合金进行恒压超塑性气胀的成形压力,在此基础上通过气胀成形试验研究了不同氢含量Ti-55钛合金的成形特点,试验结果表明:向Ti-55钛合金中添加适量的氢可以实现低温超塑性。置氢0.3wt%的合金在825℃的变形高径比达到1.58,接近于未置氢合金在925℃时的胀形高度,表明置氢将Ti-55钛合金超塑性气胀的最佳成形温度降低约100℃。对变形后的试样进行微观组织观察,发现置氢0.3wt%的合金中β相的体积分数较高且有合适的α/β相比例,同时晶粒细化改善了超塑性成形性能,此外氢的加入降低了Ti-55钛合金的堆垛层错能促进了动态再结晶的发生。最后将模拟的胀形高度与试验结果进行对比,误差均在9%以内,验证了气胀模拟结果的可靠性。结合热氢处理工艺（置氢-超塑变形-除氢）研究了超塑性变形后的Ti-55钛合金在其最高服役温度550℃下的力学性能,研究发现:随着置氢量增加,经热氢处理后的Ti-55钛合金在550℃的屈服强度和抗拉强度明显提高,但延伸率先增加后降低。与原始未置氢试样相比,置氢0.5wt%经热氢处理后的合金在550℃的屈服强度和抗拉强度分别提高了35.6%和33.9%;微观分析表明超塑性变形后的Ti-55钛合金在550℃下的力学性能的改善是细晶强化、位错强化和相硬度增加共同作用的结果。利用电塑性拉伸试验研究了置氢Ti-55钛合金的变形行为,结果表明:在30V-200Hz条件下,随氢含量的增加,峰值应力先降低后升高,延伸率呈现先增加后降低的趋势;其中置氢0.4wt%合金的峰值应力达到最小值605.8MPa,延伸率达到最大值28.2%,与原始未置氢合金相比,其峰值应力降低27.3%,延伸率提高105.8%;其变形后组织中β相的体积分数显著增加且位错明显减少,分析认为脉冲电流使试样温度升高,同时置氢降低了α→β的转变温度,置氢和脉冲电流的共同作用促进了α→β的转变,使塑性较好的β相含量显著增加;氢在钛合金中的扩散能力强,置氢降低了位错运动的阻力,提高了位错的可动性,有利于塑性变形的协调进行。