超塑成形/扩散连接(Superplasticforming/diffusionbonding,SPF/DB)组合工艺有制造成本低、效率高以及近无余量等优点，在很大的程度上拓宽了结构件的设计空间，可以制造结构重量轻、完整性好的整体结构件。其中整体结构可分为双层、三层、四层等多层结构，这些多层结构件的整体性好，除装配需要外几乎不需要采用紧固件固定，减重效果好。本文以TA15钛合金多层结构中的四层结构为背景，对SPF/DB组合工艺进行研究。主要研究了四层构件芯板和面板超塑成形过程的有限元数值模拟、四层构件的SPF/DB工艺、构件的微观组织及扩散连接部位的界面连接情况和四层构件的力学性能。利用MSC.MARC有限元软件对四层中空结构件的面板和芯板成形过程进行模拟，预测在不同时刻面板和芯板各个部位的厚度和应力分布情况，得到等应变速率条件下的时间-压力加载曲线，为后续SPF/DB试验的压力加载提供了依据。采用设计的成形模具和气体压力控制系统，在930℃条件下进行了SPF/DB实验，成形出四层中空结构件。观察和分析了成形前后的微观组织变化和扩散连接部位的界面情况。通过扫描电镜观察扩散连接界面的连接情况，发现芯板扩散连接界面质量良好，在界面处无连接痕；成形的直立筋贴合和扩散效果较好，但由于直立筋位置是最后成形的部位，减薄比较严重。进行了四层构件测试件的压缩实验和弯曲实验，测试了四层结构件的力学性能，分析了测试件在压缩和弯曲载荷下的变形。四层结构测试件在承受压缩和弯曲载荷时，在载荷加载过程中存在最大载荷值，一旦载荷超过最大载荷，测试件出现失稳破坏；压缩试件破坏的主要形式是断裂，弯曲试样的破坏形式是上面板和直立筋的折弯变形。