本课题为了研究TC16钛合金紧固件镦压成形和微观组织演变规律,以提高紧固件的成形精度和组织性能,主要开展了如下工作:（1）通过热模拟实验研究不同温度（100℃～800℃）和不同应变速率(0.1s-1～10.0s-1)下TC16钛合金的高温变形行为和微观组织的演变规律,深入探讨TC16钛合金高温变形下的软化机理。（2）对TC16钛合金进行800℃以上的热模拟压缩实验,基于700℃～1100℃的热模拟实验数据,采用应变补偿Arrhenius（SACM）以及双多元非线性回归（DMNR）的方式,建立TC16钛合金热变形统一粘塑性本构模型,采用统计参数对所建立的两种本构模型进行综合评价。（3）将所建立的DMNR本构模型运用至Deform-3D有限元软件中,设计TC16钛合金紧固件成形模具,仿真分析TC16紧固件不同成形方式（一次成形,二次成形）下的优缺点,并与实验结果进行对比,验证仿真的可行性。（4）结合TC16紧固件镦压实验与热镦仿真分析,研究不同工艺参数（成形温度、头部成形厚度及棒料高径比）下紧固件镦压成形后的等效应力场及温度场的变化,研究分析紧固件头部不同变形区域（变形Ⅰ区、Ⅱ区及Ⅲ区）的微观组织变化。最后主要得出以下结论:TC16钛合金热模拟实验表明,TC16钛合金微观组织在热压缩变形温度低于900℃时,微观组织中可以观察到α+β相;当热压缩温度高于或等于900℃时,所有的α相均转变为β相,TC16钛合金的微观组织为单相组织。500℃是区分TC16钛合金变形过程中软化机理的关键温度。当温度低于500℃时,微观组织球化是造成TC16钛合金在10.0s-1高应变速率下流动软化的主要原因;当变形温度在500℃～800℃时,压缩变形过程中的局部温升及其所引起的β相晶粒粗大是造成TC16钛合金在0.1s-1应变速率下流动软化的主要原因。TC16钛合金本构模型建立分析表明,可以通过SACM以及DMNR模型,建立描述TC16钛合金在700℃～1100℃情况下的流动应力变化趋势的本构模型方程组,并且DMNR模型的预测准确性优于SACM模型。紧固件成形仿真及实验分析表明,采用二次成形方式的TC16紧固件头部外形优于一次成形方式,并且紧固件头部高应力分布少于一次成形方式;不论是一次成形还是二次成形,上模具的行程载荷曲线流动规律基本趋于一致。工艺参数对TC16航空紧固件成形及微观组织影响分析表明,不同工艺参数下的TC16紧固件成形仿真应力场以及温度场的分布规律基本一致,高应力主要集中于紧固件头部上表面的中心处,低应力值往往分布于紧固件的杆部表面,温升主要集中于紧固件头部塑性变形较大的区域。过高的成形温度如900℃不利于TC16钛合金紧固件的成形,其头部的微观组织将为单一β相,并伴有微裂纹及微孔洞缺陷。成形棒料过大的高径比如6.7会使得变形Ⅱ区的变形量陡增,从而引起剧烈温升产生部分白色斑块氧化物。