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TC4(Ti-6Al-4V)钛合金是一种使用最广泛、最成熟并且综合性能优良的(α+β)两相合金。具有高强度、高塑性、优良的耐腐蚀性,因而备受国内外的关注。钛合金的室温性能与内部组织有着密切的关系。本文主要利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计、力学拉伸等实验方法,对TC4钛合金板材热轧与热处理的组织和性能(力学性能和侵彻性能)的变化特点进行了研究。分析了TC4钛合金在热轧过程中组织的变化特点,讨论了在固溶+时效热处理过程中,固溶温度、冷却速度、时效温度、时效时间对显微组织和拉伸性能的影响,并研究了钛合金在侵彻过程中弹孔周围材料的变形及损伤。结果表明：TC4合金在单相区热轧后,合金出现了典型加工态组织,纵向有明显的轧制流线,组织中出现了六方马氏体α’、斜方马氏体α”。第二阶段轧制温度越接近相变点,合金的组织越不均匀,成分偏析越严重,越容易形成β斑,同时合金的强度越高,塑形变化不大。经过在单相区热轧后的TC4合金,在两相区上部进行固溶+时效的强化热处理方式。在两相区固溶,无论水冷还是空冷,合金中的绝大部分变形拉长的α相等轴化,带状组织(p斑)消失,显微组织出现均匀化。随着固溶温度的升高,合金的强度增大,塑形有所降低；同时水淬比空冷具有更高的抗拉强度和屈服强度,更低的延伸率。随着时效温度的升高(500℃～600℃),合金的抗拉强度和屈服强度先增大后减小,延伸率先增大后减小；随着时效时间的增加(2h～8h),合金的抗拉强度和屈服强度先减小后增大,延伸率先减小后增大。为得到更好的强塑性匹配,推荐采用的热处理制度为：950℃,30min, WQ+550℃,2h,AC。将大尺寸的钛合金板材经过950℃,30min, WQ+550℃,2h, AC热处理后,合金的组织较为均匀,带状组织已基本消除,横向和纵向力学性能基本相同。T1钛合金板材的横向抗拉强度达到1207MPa,同时保持较高的延伸率(12.2%)；T2钛合金板材的横向抗拉强度达到1218MPa,也具有较高的延伸率(11.5%)。因此,TC4钛合金经过单相区热轧和950℃,30min,WQ+550℃,2h, AC热处理后的大尺寸板材,已达到装甲板(靶材)的力学性能要求。将热处理后的大尺寸TC4靶材进行侵彻实验。在穿甲弹的作用下,该钛合金靶材发生破坏形式主要为塑性扩孔型破坏和背部的剪切撕裂。侧壁裂纹以星型裂纹为主,与轧制方向保持大约45°。裂纹的形成方式主要为微孔聚集型机制,并沿着侵彻方向形成主裂纹。随着侧壁距离的增加,变形量逐渐减小,靶材的硬度逐渐增大,直到靶材基体的强度；随着侵彻距离的增加,靶材的硬度增大。硬度的这种变化主要是由于靶材发生热软化的结果。