钛合金因具有高比强度、低密度和良好焊接性等优良的综合性能,在航空航天领域备受重视。钛合金薄壁型材主要用作飞机机身隔框和桁条,是飞机上重要的结构件。而国内优质钛合金型材仍无法实现自主研发和生产,主要以进口为主,因此掌握生产钛合金薄壁型材的核心技术对于国家的军事和经济等领域具有重大意义。本文以TA15钛合金为研究对象,针对航空用不等厚薄壁L型材进行了一系列研究。联系实际轧制过程,构建合理的TA15钛合金不等厚L型材轧制模型,对轧制过程中型材的轧制力、温度场、应力应变场、金属流动速度等场变量进行模拟。模拟结果结合实际轧制实验,探讨了轧制工艺对TA15钛合金不等厚L型材组织结构及力学性能的影响。主要研究结论如下:（1）建立TA15钛合金不等厚L型材轧制模型,研究了不同始轧温度对轧制过程中型材轧制力、应力场、金属流动速度的影响。始轧温度越高,轧制力越低,截面应力越小,分布越均匀。结合TA15钛合金相转变温度,确定合适的始轧温度为950℃。同时研究了轧制速度对钛合金型材轧制的影响,通过分析轧件的温度场、应力场和金属流动速度得知,轧制速度越大,轧件温升越明显,型材截面应力分布越不均匀,金属流动速度越大且越不均匀,轧制速度选取1-2m/s较合适。（2）构建TA15钛合金不等厚L型材7道次轧制模型,对轧制模拟结果进行分析,获得了温度场分布,在轧制过程中,大量变形热的产生会导致轧件温度升高;轧件转移道次的过程中,轧件与空气及轧辊的热传递会致使轧件温度下降。尤其在K2和K1道次轧制前的轧件温度过低,已经影响轧件的稳定轧制,需进行回炉补温。因此在实际轧制过程中应控制好轧件的温度以及轧件转移时间,保证轧制稳定进行。应力应变场分布规律表明,轧件的应变随道次的增加不断递增。由于型材两直角边不等厚,薄壁侧应变大于厚壁侧。获得了型材截面金属流动速度变化趋势,轧件温度及变形量的变化导致轧件各部位金属流动速度存在差异。厚壁侧和薄壁侧之间的金属流动速度差易导致轧制过程中轧件弯曲,通过采用楔形坯料可有效解决该问题。（3）对TA15钛合金L型材进行了轧制实验,并对型材成品进行尺寸分析、表面质量检测、组织结构观察和力学性能检测。型材的尺寸符合标准要求。随着轧制道次的增加,初生α相晶粒逐渐沿着金属流动方向被拉长,板条状次生α相晶粒逐渐破碎,晶粒尺寸变小且晶界出现模糊现象。轧件组织方向性明显。随轧制道次增加,TA15钛合金型材强度、硬度升高,塑性、韧性下降。