钛合金三态组织的室温强度比等轴组织高,塑性与热稳定性和等轴组织接近,高温性能高于双态组织,具有优异的综合性能,可以满足当代航空航天领域的高性能需求。本文以TC4钛合金为研究对象,进行热压缩变形实验,分析不同热压缩参数对微观组织的影响,结合后续的固溶时效热处理调整合金的微观组织,最终获得了三态组织TC4钛合金,主要研究内容和结论如下:在应变速率和变形量相同时,随着变形温度的增加,等轴α相的含量在逐渐减少,二次层片α相的含量增加。在两相区变形时,出现层片α相的弯曲、折阶和扭折,主要的球化方式是晶界开槽;在近β相区变形条件时,等轴α相的出现主要是通过非连续动态再结晶（DDRX）形式。应变速率主要影响等轴α相的含量和直径,在低应变速率条件下,等轴α相含量和直径均增加。分析了变形不均匀性,以940℃/0.001s-1/60%为例,从小变形区到大变形区,微观组织从层片α相和β转变组织到魏氏组织,并且在大变形区,取向差角在60°附近偏聚,而且晶界α（GBα）与相邻α相保持柏氏关系,这样有利于减少GBα相的形核能。与基面滑移相比,柱面滑移和锥面滑移比较容易开动。计算了试样在940℃/0.001s-1/60%条件下位错密度变化,发现在大变形区位错塞积严重,在基面上的位错密度是锥面上的位错密度的两倍。通过分析变体α取向关系,发现在940℃/0.001s-1/60%条件下存在三种变体α相。通过织构分析,发现近β相区变形的大变形区,与CD成45°方向、RD成45°方向的晶粒择优取向增强,在＜0001＞和＜10-10＞之间连线方向存在晶粒的择优取向,这是由于相变导致晶粒的择优取向。经过950℃/1h/WQ固溶处理后,发现固溶后850℃和920℃条件下等轴α相直径分别为7.57μm和6.89μm,而940℃/0.1s-1和940℃/0.001s-1条件下等轴α相的直径分别为5.46μm和6.62μm。固溶处理前后,以940℃/0.1s-1/60%和940℃/0.001s-1/60%为例,热处理前,体积分数和直径分别为0.8%,9.1%,2.89μm和6.00μm;热处理后,体积分数和直径分别为6.1%,18.3%,5.46μm和6.62μm,且在940℃/0.001s-1/60%热变形和950℃/1h/WQ热处理后出现三态组织。而且热处理并没有改变热变形时出现的取向差在60°偏聚的现象。经过1050℃/1h/WQ固溶后,主要是魏氏组织构成,由大的β晶粒包围的部分初始层片集束和细小的马氏体组成,而且随着热变形温度的升高,β晶粒内初始层片集束减少,针状马氏体增多,在此过程中β晶粒发生了急剧长大,平均直径在200μm,而热变形态β晶粒的直径为16μm,经过950℃/1h/WQ和500℃/6h/AC以及950℃/1h/WQ和530℃/6h/AC固溶时效处理后,同一时效温度下,随着热变形温度升高,等轴α相含量减少,层片α相含量增多;升高时效温度有利于层片α相的球化。另外变形过程中形成的晶界α经过热处理后发生部分球化。经过1050℃/1h/WQ和530℃/6h/AC热处理后,整体上是魏氏组织,但晶界α相部分消失,同时β晶粒固溶态的层片集束消失,取而代之的是交错或者平行排列的细小层片α相。